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双向反射分布函数壁面参与的辐射传递问题研究

作　者: 陈杰
导　师: 程强
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 逆向蒙特卡洛法双向反射分布函数辐射传递方程辐射热流辐射强度
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 5次
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内容摘要

以往辐射系统中，常常将壁面辐射条件作为灰性漫反射处理，而实际辐射系统中，壁面辐射条件往往并不是漫反射。这里从双向反射分布函数出发，推导得到实际壁面辐射特性，并对双向反射分布函数壁面辐射传递问题进行了全面详细的研究和介绍，所作工作具体如下：随着光学成像、火焰测量、燃烧诊断等技术发展，求解高方向分辨率的辐射强度具有重要的意义。逆向蒙特卡洛法从那些最终达到探测器的能束出发，使得问题求解更加有效。本文首先给出了逆向蒙特卡洛法求解辐射传递方程的具体推导过程，对于逆向蒙特卡洛法的计算进行了详细的介绍。为了验证逆向蒙特卡洛法求解的正确性，本文分别验算和分析了各向同性散射、各向异性散射、梯度折射率介质中辐射传递问题的求解，分别计算了辐射强度，辐射热流和文献中的计算结果都吻合的较好，从而表明逆向蒙特卡洛法求解的正确性。对于双向反射分布函数壁面辐射传递研究，本文首先从文献中获取双向反射分布函数的实验测量数据，选择合适的经验/半经验模型，使用遗传算法对函数模型进行优化求参，应用于一维灰性平行平板系统中。为了验证辐射传递问题求解的正确性，分别使用逆向蒙特卡洛法和DRESOR法计算辐射强度，辐射热流，计算结果都吻合的较好，从而表明了问题求解的正确性。并与漫反射壁面条件下的计算结果进行比较和分析，阐述了双向反射分布函数壁面对于辐射传递的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 课题背景  9
  1.2 辐射传递方程求解  9-12
  1.3 表面双向反射分布函数模型研究进展  12-13
  1.4 双向反射分布函数壁面参与的辐射传递问题求解  13-14
  1.5 本文的主要工作  14-17
2 RMC 法求解辐射传递方程  17-40
  2.1 RMC 法求解辐射传递方程基本公式  17-21
  2.2 RMC 法能束跟踪过程  21-22
  2.3 RMC 法在一维灰性平行平板均匀折射率系统内的应用  22-32
  2.4 RMC 法在一维灰性平行平板梯度折射率系统内的应用  32-35
  2.5 RMC 法在二维灰性平行平板均匀折射率系统内的应用  35-38
  2.6 本章小结  38-40
3 双向反射分布函数壁面参与的辐射传递方程求解理论  40-52
  3.1 BRDF 模型基本介绍  40-44
  3.2 DRESOR 法求解双向反射分布函数壁面参与的辐射传递方程  44-49
  3.3 RMC 法求解双向反射分布函数壁面参与的辐射传递方程  49-50
  3.4 本章小结  50-52
4 双向反射分布函数壁面参与的辐射传递方程求解应用  52-70
  4.1 遗传优化算法  52-57
  4.2 双向反射分布函数壁面在一维灰性系统内的计算  57-69
  4.3 本章小结  69-70
5 全文总结及建议  70-72
  5.1 全文总结  70-71
  5.2 后续工作建议  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-78
攻读硕士学位期间的科研成果  78

双向反射分布函数壁面参与的辐射传递问题研究

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