学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

球形聚集粒子辐射特性的研究

作　者: 吕英明
导　师: 阮立明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程热物理
关键词: 聚集粒子尺度参数辐射特性粒子辐射辐射传输
分类号: O572.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 91次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

粒子广泛存在于自然界中以及工程应用和科学研究各个领域中。而在我们的实际应用当中,通常遇到的又不是单个粒子,而是粒子群。而粒子在大量的无规则的运动中由于分子间的相互作用而常常呈现为聚集状态。如烟雾,煤灰,粉尘,含粒子涂层等。聚集粒子中的每个粒子通常是随机取向的,这样就可以将群体中每个形状不规则的粒子都简化为球形粒子。因此,有必要研究球形聚集粒子的辐射特性,从而为研究实际粒子系的辐射传输特性,提供更为准确的粒子辐射特性参数。本文对聚集粒子的辐射特性作了较为详尽的概述。讨论了计算聚集粒子辐射特性的方法,并列出了详尽的球形聚集粒子辐射特性的计算公式。采用GMM数值程序计算了:(1)同一尺度参数、不同半径的球组成的聚集粒子在粒子间距变化时聚集粒子的衰减、散射因子。分析计算结果表明,同一尺度参数的聚集粒子,在粒子间距之比和粒子半径的比值相同时,其辐射特性值近似相等。(2)不同尺度参数下半径为0.10μm的粒子间距不断变化的聚集粒子,并将其与独立散射的情况进行比较。经过分析,我们发现聚集粒子在上述两种不同情况下的衰减因子和散射因子具有一定的差异,但随着粒子间距的增大,这种差异趋于逐渐变小的。(3)在对由同一尺度参数、不同数目的粒子组成聚集粒子的辐射特性的研究中,我们发现组成聚集粒子的组份球越多,聚集粒子的辐射特性参数与独立散射的辐射特性参数的差异越大。最后,在获得的聚集粒子辐射特性参数的基础上,进一步计算了粒子系辐射传输特性,并将结果与等效球的结果进行了对比,经过分析我们发现考虑相互作用的聚集粒子组成的粒子系与等效球粒子系的温度场之间有明显的差异,相对偏差的最大值已经接近20%。由此,在计算聚集粒子组成的粒子系的温度场时不能忽略粒子间的相互作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-23
  1.1 课题背景及研究的意义  10-12
  1.2 国内外相关的研究情况  12-22
    1.2.1 粒子散射计算方法的研究  12-15
    1.2.2 聚集粒子的研究现状  15-20
    1.2.3 聚集粒子的聚集过程  20-21
    1.2.4 聚集粒子的类型  21-22
  1.3 本课题研究内容及课题来源  22-23
第2章聚集粒子辐射特性的基本理论  23-39
  2.1 广义的Mie 理论  23-26
    2.1.1 电磁场的展开  23-24
    2.1.2 矢量球形波函数  24-25
    2.1.3 Mie 理论应用范围的扩展  25-26
  2.2 组份球的总入射场  26-29
    2.2.1 初始入射波的展开  27
    2.2.2 矢量球形波函数的加法定理  27
    2.2.3 组份球的总的入射场  27-29
  2.3 相互作用系数  29-30
    2.3.1 相互作用系数的线性方程组  29-30
    2.3.2 渐进迭代法  30
  2.4 总散射场和内部场  30-31
  2.5 加法系数  31-32
  2.6 聚集粒子的散射性质  32-38
    2.6.1 衰减截面、散射截面和吸收截面  33-35
    2.6.2 振幅散射矩阵  35-36
    2.6.3 非对称参数  36-38
  2.7 本章小结  38-39
第3章聚集粒子数值模拟的验证  39-48
  3.1 GMM 程序的简介  39-41
    3.1.1 GMM 程序的输入参数  39-41
    3.1.2 GMM 程序的输出参数  41
  3.2 GMM 程序的验证  41-47
    3.2.1 微波相似实验测量的原理  41-42
    3.2.2 设备及信号处理过程  42-45
    3.2.3 GMM 数值程序计算结果与实验数据的比较  45-47
  3.3 本章小结  47-48
第4章聚集粒子辐射特性的计算  48-64
  4.1 聚集粒子的物性参数  48-49
    4.1.1 粒子的尺度参数  48
    4.1.2 复折射率  48-49
    4.1.3 吸收、散射与衰减因子  49
  4.2 聚集粒子的衰减、散射因子  49-59
    4.2.1 同一尺度参数下不同半径的聚集粒子的衰减、散射因子  49-52
    4.2.2 不同尺度参数下两球聚集粒子的衰减、散射因子  52-56
    4.2.3 同一尺度参数下不同的聚集粒子的衰减、散射因子  56-57
    4.2.4 同一尺度参数下不同的聚集粒子的相函数  57-59
  4.3 衰减、散射因子的相对偏差分析  59-62
    4.3.1 不同尺度参数下两球聚集粒子的衰减、散射因子的相对偏差  59-62
    4.3.2 不同的聚集粒子的衰减、散射因子的相对偏差  62
  4.4 本章小结  62-64
第5章聚集粒子对辐射传输的影响  64-72
  5.1 蒙特卡罗法简介  64-65
  5.2 温度场的计算  65-71
    5.2.1 物理模型  65-66
    5.2.2 辐射传递系数  66
    5.2.3 能量方程  66-67
    5.2.4 方程的线性化  67-68
    5.2.5 线性代数方程组的求解  68-69
    5.2.6 结果分析  69-71
  5.3 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-79
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  79-83
致谢  83

球形聚集粒子辐射特性的研究

内容摘要

全文目录

相似论文