辐射传热蒙特卡洛法计算精度的精确评价及数值试验研究
发布时间：2021-02-12 05:50
辐射传热是能源动力、航空航天等领域的基础问题。热辐射数值计算方法做为辐射传热问题的主要研究方式逐渐显现出重要地位和作用。蒙特卡洛方法（Monte Carlo Method,MCM）可以精确地处理光谱特性、非均匀介质、各向异性散射及复杂几何形状等复杂辐射计算问题,已经成为解决辐射传热问题的主要数值方法之一。蒙特卡洛方法是统计模拟方法,其计算结果不可避免会引入统计误差。随着蒙特卡洛法在热辐射数值模拟计算应用范围的不断扩展,如何定量分析和评估其计算结果的误差及精度已成为关注的焦点,建立公认的数值误差分析和精度评估方法成为蒙特卡洛法主要研究内容之一。揭示蒙特卡洛统计误差出现的机理,准确把握多种因素对计算精度和计算效率的影响,可为蒙特卡洛数值模拟方法可靠性评价及其应用扩展提供参考。辐射温度平衡条件下蒙特卡洛法计算辐射传热问题的精度评估分析。将密闭辐射传热系统设置为等温和辐射平衡态,以此为基础提出一种直接地精确评价辐射传热蒙特卡洛法计算精度的方法。针对固定不变且均匀分布的表面和空间介质辐射特性,研究了单元发射能束数（the number of energy bundles,NEB）,离散网格密度（...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 蒙特卡洛法计算辐射传热的精度评估方法
2.1 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的基本原理
2.2 蒙特卡洛法模拟辐射传热的数学模型
2.3 辐射平衡蒙特卡洛法计算误差分析方法
2.4 本章小结
3 辐射平衡条件下热辐射计算精度数值分析
3.1 计算的对象和条件
3.2 辐射传热量的精确值和计算值
3.3 网格密度与计算误差的随机性
3.4 固定辐射特性参数的计算精度
3.5 辐射特性参数变化时的计算精度
3.6 本章小结
4 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的效率分析
4.1 能束数和网格密度对计算时间的影响
4.2 表面发射率和介质散射反照率对计算时间的影响
4.3 蒙特卡洛计算的品质因子
4.4 本章小结
5 两种特殊辐射非平衡态的蒙特卡洛计算精度评估
5.1 两个特殊的辐射非平衡状态的定义
5.2 光学薄极限介质辐射传热计算的精度评估
5.3 光学厚极限介质辐射传热计算的精度评估
5.4 结果分析与讨论
5.5 本章小结
6 全文总结与建议
6.1 全文总结
6.2 进一步的工作建议
致谢
参考文献
附录1 作者在攻读博士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]BMC法计算航空发动机红外辐射的效率研究[J]. 黄伟,吉洪湖. 红外与激光工程. 2015(08)
[2]基于混合有限体积/有限元法的喷管辐射传递求解研究[J]. 金伟,吕相银. 光电工程. 2011(04)
[3]测量误差与测量不确定度的比较应用[J]. 荆大永. 衡器. 2010(07)
[4]计算热辐射学的进展[J]. 谈和平,刘林华,易红亮,赵军明,齐宏,谭建宇. 科学通报. 2009(18)
[5]过热蒸汽比焓和密度的双线性拟合[J]. 卓旭升,周怀春,陈楠. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(12)
[6]蒙特卡罗模拟中三维介质辐射对称性检验[J]. 帅永,卿恒新,谈和平. 工程热物理学报. 2007(04)
[7]求解介质内热辐射传递的双向统计蒙特卡罗法[J]. 夏新林,任德鹏,郭亮. 工程热物理学报. 2006(S2)
[8]双向蒙特卡罗法模拟参与性介质中的辐射换热[J]. 帅永,董士奎,刘林华,谈和平. 工程热物理学报. 2006(01)
[9]循环流化床锅炉燃料——床温控制模型研究[J]. 陈亮,金建祥,俞海斌,褚健. 仪器仪表学报. 2005(12)
[10]蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验[J]. 帅永,夏新林,谈和平,阮立明. 计算物理. 2004(02)
博士论文
[1]罗素史学思想研究[D]. 胡术恒.东北师范大学 2018
[2]表面热辐射调控与定向传输特性研究[D]. 杜胜华.哈尔滨工业大学 2010
[3]求解辐射传递方程的DRESOR法及其应用[D]. 程强.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]基于蒙特卡洛法分析纤维编织结构对辐射特性的影响[D]. 李悦.哈尔滨工业大学 2016
[2]测量不确定度在物理实验中的应用研究[D]. 岳香梅.太原理工大学 2007
[3]求解介质内辐射换热的双向统计蒙特卡罗法[D]. 郭亮.哈尔滨工业大学 2006
[4]DRESOR法求解一维各向异性散射性介质中的辐射传递方程[D]. 何诚.华中科技大学 2005
本文编号：3030357
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 蒙特卡洛法计算辐射传热的精度评估方法
2.1 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的基本原理
2.2 蒙特卡洛法模拟辐射传热的数学模型
2.3 辐射平衡蒙特卡洛法计算误差分析方法
2.4 本章小结
3 辐射平衡条件下热辐射计算精度数值分析
3.1 计算的对象和条件
3.2 辐射传热量的精确值和计算值
3.3 网格密度与计算误差的随机性
3.4 固定辐射特性参数的计算精度
3.5 辐射特性参数变化时的计算精度
3.6 本章小结
4 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的效率分析
4.1 能束数和网格密度对计算时间的影响
4.2 表面发射率和介质散射反照率对计算时间的影响
4.3 蒙特卡洛计算的品质因子
4.4 本章小结
5 两种特殊辐射非平衡态的蒙特卡洛计算精度评估
5.1 两个特殊的辐射非平衡状态的定义
5.2 光学薄极限介质辐射传热计算的精度评估
5.3 光学厚极限介质辐射传热计算的精度评估
5.4 结果分析与讨论
5.5 本章小结
6 全文总结与建议
6.1 全文总结
6.2 进一步的工作建议
致谢
参考文献
附录1 作者在攻读博士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]BMC法计算航空发动机红外辐射的效率研究[J]. 黄伟,吉洪湖. 红外与激光工程. 2015(08)
[2]基于混合有限体积/有限元法的喷管辐射传递求解研究[J]. 金伟,吕相银. 光电工程. 2011(04)
[3]测量误差与测量不确定度的比较应用[J]. 荆大永. 衡器. 2010(07)
[4]计算热辐射学的进展[J]. 谈和平,刘林华,易红亮,赵军明,齐宏,谭建宇. 科学通报. 2009(18)
[5]过热蒸汽比焓和密度的双线性拟合[J]. 卓旭升,周怀春,陈楠. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(12)
[6]蒙特卡罗模拟中三维介质辐射对称性检验[J]. 帅永,卿恒新,谈和平. 工程热物理学报. 2007(04)
[7]求解介质内热辐射传递的双向统计蒙特卡罗法[J]. 夏新林,任德鹏,郭亮. 工程热物理学报. 2006(S2)
[8]双向蒙特卡罗法模拟参与性介质中的辐射换热[J]. 帅永,董士奎,刘林华,谈和平. 工程热物理学报. 2006(01)
[9]循环流化床锅炉燃料——床温控制模型研究[J]. 陈亮,金建祥,俞海斌,褚健. 仪器仪表学报. 2005(12)
[10]蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验[J]. 帅永,夏新林,谈和平,阮立明. 计算物理. 2004(02)
博士论文
[1]罗素史学思想研究[D]. 胡术恒.东北师范大学 2018
[2]表面热辐射调控与定向传输特性研究[D]. 杜胜华.哈尔滨工业大学 2010
[3]求解辐射传递方程的DRESOR法及其应用[D]. 程强.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]基于蒙特卡洛法分析纤维编织结构对辐射特性的影响[D]. 李悦.哈尔滨工业大学 2016
[2]测量不确定度在物理实验中的应用研究[D]. 岳香梅.太原理工大学 2007
[3]求解介质内辐射换热的双向统计蒙特卡罗法[D]. 郭亮.哈尔滨工业大学 2006
[4]DRESOR法求解一维各向异性散射性介质中的辐射传递方程[D]. 何诚.华中科技大学 2005
本文编号：3030357
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