光学大粒子系辐射传热特性
发布时间：2021-12-18 14:09
在自然和工业产品中,很多物质和产品都是呈粒子状态。粒子系的辐射传热特性在大气科学与环境、遥感和核能等方面都有重要的应用。很多应用中应用的都是密集粒子系,并且粒子的尺度参数很大,比如在很多填充床、流化床中。此时粒子系的辐射换热通常基于连续介质模型,即辐射传递理论,通过求解辐射传递方程来分析求解。然而经典的辐射传递方程只适用于稀疏粒子系,对于密集粒子系,因为存在严重遮挡效应,传统的辐射传递方程的适用性存疑。目前密集光学大粒子系辐射换热问题还缺乏有效的分析理论,对其辐射传热特性还缺乏了解。本文基于粒子尺度的辐射传递模拟对光学大粒子系的辐射传热特性进行研究。对于光学大粒子构成的系统,其辐射换热的分析可以基于几何光学原理。本文基于蒙特卡洛方法在粒子尺度上对热辐射光子的传输过程进行模拟,并使用粒子辐射传递因子来描述粒子系辐射传热的空间分布特性。基于粒子尺度的蒙特卡洛方法可以有效地模拟粒子系的辐射换热,并能充分考虑粒子间的遮挡效应。从粒子能量平衡方程出发,基于蒙特卡洛法建立了辐射传递因子的计算模型,并通过理论推导建立了辐射传递因子的理论模型。基于所建立的计算模型,对两种热辐射光源的情形,即粒子辐射光...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随机点在球上分布示意图
布的随机数。结果如图 2-7 所示。点在圆面上分布很均匀，证明式(2-15)是正确的。图2-7 点在光源面分布示意图2.6.2 表面反射的蒙特卡洛法模型当粒子表面比较粗糙时，表面近似为漫射表面，而当粒子表面比较光滑时，表面近似为镜射表面，所以本文研究的表面类型主要有两种，一种是漫射表面，一种是镜射表面，具体实现如下：2.5.2.1 漫射表面漫射表面时，粒子发射与反射的辐射强度都与方向无关，但定向辐射力随天顶角呈现余弦规律的变化，即服从郎伯（Lambert）定律。即E ( , ) I( , )cos (2-16)其中 E ( , )和 I ( , )分别代表沿方向( , )的方向辐射力和定向辐射强度。2.5.2.2 镜射表面对于镜射表面，反射率采用菲涅尔（Fresnel）定律计算获得，可以考虑材料折射率的影响。假设入射角为1
果虽然误差稍大一些，但结果基本相同，有误差的原因是因为计算得到的镜反射率有一些差别，如图 2-13 所示。说明粒子为镜射表面时，模型结果正确。图2-13 几何布置示意图表2-3 模型对比验证结果表粒子编号 MPiMPaTPiTPaEiEa1 0.001892 4.65E-05 0.001888 4.60E-05 0.002 0.0112 0.029746 7.29E-04 0.029892 7.36E-04 0.005 0.0102.5.4.4 激光照射时多个漫射表面粒子计算结果验证1 号球 2 号球
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光技术在材料加工产业中的应用[J]. 刘瑞廷. 技术与市场. 2017(11)
[2]基于有限体积法的液体火箭发动机燃气红外特性仿真[J]. 王大锐,梁薇,马丽娜,姚世强. 导弹与航天运载技术. 2017(04)
[3]求解参与性介质内辐射传递问题的无网格有限差分法[J]. 孙杰,易红亮,谈和平. 工程热物理学报. 2016(03)
[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]采用GMM方法分析聚集粒子的辐射特性[J]. 阮立明,齐宏,王希影,李保成. 哈尔滨工业大学学报. 2009(03)
[6]Mie散射算法的改进[J]. 余其铮,马国强,刘晓彦. 哈尔滨工业大学学报. 1987(04)
博士论文
[1]基于乙醇柴油单液滴蒸发和湍流扩散模型的喷雾和燃烧过程研究[D]. 胡鹏.江苏大学 2014
[2]求解辐射传递方程的谱元法[D]. 赵军明.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]复杂表面热辐射的蒙特卡洛计算方法[D]. 王志一.中国矿业大学 2017
[2]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
[3]固体火箭发动机尾焰毫米波辐射特性研究[D]. 王平.华中科技大学 2015
[4]介质中球形颗粒辐射吸收及温度场分布[D]. 杨坚.南京理工大学 2015
[5]团聚颗粒辐射特性参数的数值模拟[D]. 李丹.哈尔滨工业大学 2014
[6]球形聚集粒子辐射特性的研究[D]. 吕英明.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3542557
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随机点在球上分布示意图
布的随机数。结果如图 2-7 所示。点在圆面上分布很均匀，证明式(2-15)是正确的。图2-7 点在光源面分布示意图2.6.2 表面反射的蒙特卡洛法模型当粒子表面比较粗糙时，表面近似为漫射表面，而当粒子表面比较光滑时，表面近似为镜射表面，所以本文研究的表面类型主要有两种，一种是漫射表面，一种是镜射表面，具体实现如下：2.5.2.1 漫射表面漫射表面时，粒子发射与反射的辐射强度都与方向无关，但定向辐射力随天顶角呈现余弦规律的变化，即服从郎伯（Lambert）定律。即E ( , ) I( , )cos (2-16)其中 E ( , )和 I ( , )分别代表沿方向( , )的方向辐射力和定向辐射强度。2.5.2.2 镜射表面对于镜射表面，反射率采用菲涅尔（Fresnel）定律计算获得，可以考虑材料折射率的影响。假设入射角为1
果虽然误差稍大一些，但结果基本相同，有误差的原因是因为计算得到的镜反射率有一些差别，如图 2-13 所示。说明粒子为镜射表面时，模型结果正确。图2-13 几何布置示意图表2-3 模型对比验证结果表粒子编号 MPiMPaTPiTPaEiEa1 0.001892 4.65E-05 0.001888 4.60E-05 0.002 0.0112 0.029746 7.29E-04 0.029892 7.36E-04 0.005 0.0102.5.4.4 激光照射时多个漫射表面粒子计算结果验证1 号球 2 号球
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光技术在材料加工产业中的应用[J]. 刘瑞廷. 技术与市场. 2017(11)
[2]基于有限体积法的液体火箭发动机燃气红外特性仿真[J]. 王大锐,梁薇,马丽娜,姚世强. 导弹与航天运载技术. 2017(04)
[3]求解参与性介质内辐射传递问题的无网格有限差分法[J]. 孙杰,易红亮,谈和平. 工程热物理学报. 2016(03)
[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]采用GMM方法分析聚集粒子的辐射特性[J]. 阮立明,齐宏,王希影,李保成. 哈尔滨工业大学学报. 2009(03)
[6]Mie散射算法的改进[J]. 余其铮,马国强,刘晓彦. 哈尔滨工业大学学报. 1987(04)
博士论文
[1]基于乙醇柴油单液滴蒸发和湍流扩散模型的喷雾和燃烧过程研究[D]. 胡鹏.江苏大学 2014
[2]求解辐射传递方程的谱元法[D]. 赵军明.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]复杂表面热辐射的蒙特卡洛计算方法[D]. 王志一.中国矿业大学 2017
[2]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
[3]固体火箭发动机尾焰毫米波辐射特性研究[D]. 王平.华中科技大学 2015
[4]介质中球形颗粒辐射吸收及温度场分布[D]. 杨坚.南京理工大学 2015
[5]团聚颗粒辐射特性参数的数值模拟[D]. 李丹.哈尔滨工业大学 2014
[6]球形聚集粒子辐射特性的研究[D]. 吕英明.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3542557
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