贴体坐标系下复杂形体介质内辐射传递研究

为了解决复杂几何形体介质辐射传递的求解问题，推导了贴体坐标系下有限体积法的计算公式，编制了计算程序，并与射线踪迹法、离散坐标法及其他方法进行了比较，结果表明，该方法计算结果准确．以椭圆柱腔体内辐射传递为例，研究了衰减系数对温度场的影响，衰减系数较小时，随衰减系数的增加，对温度场的影响也增加；考察了各向同性散射及各向异性散射条件下，反照率等对壁面热流的影响，对于各向异性散射，衰减系数较大时，反照率对于壁面热流的影响较大．     

有限体积法求散射性介质辐射传递及耦合换热

由于对不规则边界适应性强及处理各向异性散射方便等优点，有限体积法近年成为求解复杂几何形状、散射性介质内辐射传递的有力方法之一。利用有限体积法计算了一维各向异性纯散射介质内的辐射传递，其结果与理论解吻合较好。此外，借助该有限体积法模型，计算了吸收、散射性半透明介质内的导热和辐射耦合换热温度场，分析了散射相承数对温度分布的影响，与各向同性散射相比，前向散射使介质低温侧的温度升高，而使介质高温侧的温度降低，而后向散射的作用相反。     

考虑炉气散射特性的加热炉内辐射换热分析

考虑加热炉内燃烧产物的散射作用,借助辐射换热网络分析法,给出了吸收、发射和散射介质中炉膛系统黑度及辐射换热的基本公式,模拟计算了散射介质中系统黑度的变化.数值模拟结果表明,与忽略介质散射作用的简化描述相比,散射使得系统黑度值降低,炉膛总换热强度减弱.介质的散射作用越强,忽略介质散射导致的误差越大.     

目标对背景红外辐射的散射特性

通过NURBS曲面和OpenGL技术对目标进行建模和消隐处理 ,结合粗糙面双站散射特性 ,研究了目标对背景红外辐射的散射特性 .结果表明 :目标对 3～ 5 μm波段的背景红外辐射的散射亮度谱分布变化起伏较大 ,在 8～ 12 μm波段对天背景辐射的散射谱分布变化相对平坦 ,而且远大于对阳光辐射的散射亮度 .     

目标对复杂背景辐射的光散射

利用电磁辐射和散射理论，讨论了目标表面双向反射分布函数，利用Lowtran7大气传输模型计算大气背景辐射，通过双向反射分布函数将背景入射光照度和目标散射亮度结合起来，推导了粗糙面对复杂背景辐射光散射强度空间分布表达式，讨论了散射的相干和非相干分量，完成了目标对阳光、大气背景辐射的光散射的光谱分布和空间强度分布的计算，对于粗糙朗伯面将公式进行了简化。     

三维辐射直接交换面积的简化计算

考虑参与介质的散射作用,给出三维散射介质中辐射直接交换面积的广义对称性以及以形心距为线索的辐射直接交换面积的简化计算方法,模拟计算了含有散射介质的三维系统辐射直接交换面积.数值模拟结果表明,与忽略介质散射作用的简化描述相比,容积单元-容积单元的辐射直接交换面积增大,表面单元-表面单元的辐射直接交换面积降低.     

辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展

近场技术是近年来兴起的一种先进的测量技术,它已广泛地应用于辐射、散射测量以及目标成像．概述了目前辐射、散射近场测量及近场成像技术理论研究和测量方法的发展现状以及主要研究成果;并探讨了有关这几个分支需要进一步研究的主要问题．     

机载脊喇叭天线辐射特性分析

基于一致性几何绕射理论分析飞机机体结构对安装在机背上的双脊喇叭天线辐射特性的影响,分析了机载双脊喇叭天线各辐射场分量的计算方法,计算了天线经简化机体散射后的方向图。仿真实验结果表明,机体对天线辐射特性的影响主要在机身表面的反射、结构边缘的绕射,而表面爬行波对天线方向图主瓣的影响非常小,其影响主要在后瓣。计算结果可为天线安装后辐射性能预测和最优化配置提供理论依据。     

利用PSO同时优化阵列天线的辐射和散射特性

类似于辐射方向图乘积定理,推导出直线阵列天线的雷达散射截面(RCS)可分解为单元因子与散射阵因子之积．相比以往仅优化阵列天线辐射特性的工作,可基于此公式运用粒子群优化算法(PSO),通过调整阵元间距来同时优化其辐射和散射特性．仿真结果表明,优化后的辐射方向图峰值副瓣电平降低,单站RCS的栅瓣得到了有效抑制,使其在绝大部分入射角处于低散射状态,从而证明了该方法能同时优化阵列天线的辐射和散射特性．     

机载通信天线辐射特性分析

采用一致性几何绕射理论分析了某型航空飞行器机体对其上安装的通讯线天线辐射方向图的影响,给出了航空飞行器散射模型建立的原则和方法,对安装在飞机表面的通信线天线阴影区散射场计算公式进行了详细的分析推导,设计了机载通信线天线辐射方向图计算软件,可快速准确计算机载天线辐射方向图．以通信常用单极子天线为例,计算了机体表面不同安装位置线天线受载机影响辐射方向图,该结果对机载天线安装位置优化有指导意义．     

漫反射下多层参与性介质内的耦合换热

用控制容积法结合射线踪迹法研究了辐射与对流边界条件下,三层参与性介质复合层内的瞬态耦合换热,吸收、发射性复合层的两侧表面及内部各层间的交界面均为半透明漫反射,采用射线踪迹法建立了一层和二层辐射传递模型;通过跟踪辐射能量,导出三层参与性介质内的辐射传递系数,将辐射源项用辐射传递系数表示,应用Aatankar方法将辐射源项式线性化,采用三对角阵算法求解线性化方程组即可得瞬态温度场,考察了对流换热系数、吸收系数对三层复合层瞬态耦合换热的影响。     

Two-flux method for radiation heat transfer in anisotropic gas-particles media

1 Introduction Two-flux method is considered as a simple model and can be used to predict heatflux in 1-D radiative heat transfer. In the original two-flux method[1,2], the radiation fieldwas assumed to be isotropic. But for gas-particles mixture in combustion environments,the scatterings of particles are usually anisotropic, and the original two-flux methodgives critical errors when ignoring this anisotropy. It is desirable to have a two-flux ra-diative transfer model to be applied rega…     

一侧带涂层镜反射时三层吸收性介质耦合换热

研究了一侧表面滞涂层镜反射、另一表面及各交界面均半透明镜反射时三层吸收性半透明复合层内的辐射与导热瞬态耦合换热。采用射线踪迹／节点分析法结合谱带模型和Hottel-Sarofim区域法导出辐射传递系数，利用辐射传递系数求解辐射热源项，采用全隐格式离散求解瞬态能量方程。分析显示对于同一复合层，不透明表面面对高温辐射热源和半透明表面面对高温辐射热源将对复合层的温度及热分布产生明显不同的影响。     

航天器温度场的蒙特卡罗法计算

将蒙特卡罗法与热网络法相结合来求解航天器的温度场,采用蒙特卡罗法计算热网络节点间的红外辐射网络系数和表面单元的太阳光辐射传递系数,以消除角系数计算中的不合理假设,在此基础上,编制了计算辐射传递系数和求解热网络方程组的计算软件;结合由NEVADA软件得出的外热流数据,对某卫星平台的热设计方案进行了稳态温度场计算分析,经研究发现,将蒙特卡罗法与热网络法相结合对系统的复杂结构和部件表面的辐射特性有很好的适应性,但计算量较大。     

燃烧过程中气体辐射特性分析

水蒸气、二氧化碳和一氧化碳是燃烧过程中的气体生成物,对燃烧系统内的辐射换热有重要影响。比较2个窄谱带数据库参数,即SoufianiTaine数据库和RiviereSoufiani数据库,针对参与性气体的非灰辐射特性,采用统计窄谱带模型考察水蒸气、二氧化碳和一氧化碳3种气体的光谱透射率。结果表明,基于RiviereSoufiani数据库的计算结果与逐线法基准解吻合较好,SoufianiTaine数据库偏差较大。引入离散坐标法,利用2个窄谱带数据库和统计窄谱带关联K模型,研究一维、二维和三维火焰的辐射换热情况,比较发现,采用2个数据库所得的辐射热流和辐射密度差别不大,仅在温度跃变处相差较大。     

Modeling bidirectional reflection distribution function of microscale random rough surfaces

The radiative properties of three different materials surfaces with one-dimensional microscale random roughness were obtained with the finite difference time domain method (FDTD) and near-to-far-field transformation. The surface height conforms to the Gaussian probability density function distribution. Various computational modeling issues that affect the accuracy of the predicted properties were discussed. The results show that, for perfect electric conductor (PEC) surfaces, as the surface roughness increases, the magnitude of the spike reduces and eventually the spike disappears, and also as the ratio of root mean square roughness to the surface correlation distance increases, the retroreflection becomes evident. The predicted values of FDTD solutions are in good agreement with the ray tracing and integral equation solutions. The overall trend of bidirectional reflection distribution function (BRDF) of PEC surfaces and silicon surfaces is the same, but the silicon's is much less than the former's. The BRDF difference from two polarization modes for the gold surfaces is little for smaller wavelength, but it is much larger for the longer wavelength and the FDTD simulation results agree well with the measured data. In terms of PEC surfaces, as the incident angle increases, the reflectivity becomes more specular.     

Transient radiative heat transfer in an inhomogeneous participating medium with Fresnel’s surfaces

This paper studies the radiative heat transfer within an inhomogeneous and isotropically scattering medium with reflecting Fresnel’s surfaces. Thermal radiation transfers in a curve inside a medium with an inhomogeneous distribution of a refractive index. The inhomogenous medium is divided into n homogenous isothermal sub-layers and in each sub-layer the radiation transfers in a straight line. By adopting a multilayer radiative transfer model and using a ray-tracing/nodal-analyzing method, a radiative transfer model is built for the inhomogenous participating medium. In the multilayer model, a criterion for refraction / total reflection at the interfaces between neighboring sub-layers is introduced, avoiding the integral singularity and reflection at physically inexistent interfaces (only the total reflection is considered). Transient thermal behavior is examined when the parameters of the radiative properties such as refractive indexes, extinction coefficients, and single-scattering albedoes vary continually along the thickness direction.     

离散格式对辐射换热有限体积法精度的影响

采用有限体积法计算了轴对称圆柱形介质以及立方体简化炉膛内的辐射传输问题,计算结果与离散传递法、蒙特卡洛法的结果相吻合.重点分析了不同网格离散划分方法(FVM1,FVM2和FVM3)对温度场、投射热流、净热流分布等计算精度的影响,同时考察了不同的角度离散格式(天顶角均匀划分法FA1,天顶角余弦均匀划分法FA2和圆周角4n式划分法FA3)与计算精度的关系.结果表明,采用FA3划分方案得到的计算结果较精确,而FA1和FA2方案结果误差较大,因此建议采用FA3方案进行角度离散.