典型气溶胶颗粒对激光大气传输的作用机理

气溶胶颗粒影响紫外光通信和红外光通信。选取0.28μm、1.55μm和3.8μm三种波长激光,沙尘、霾、煤烟、雾四种气溶胶颗粒,研究不同种类气溶胶颗粒对激光大气传输的影响。结果表明：复折射率虚部较大的颗粒对入射光能量的吸收不受激光波长影响;复折射率虚部较小的颗粒对0.28μm波长激光有强烈的散射作用,几乎不存在吸收作用。颗粒尺寸影响散射光能量分布,大尺寸颗粒前向和后向散射光能量之差为10³～10⁴。在待测颗粒的侧向90°和后向120°散射角位置,探测器便于区分不同尺寸颗粒的散射光能量。该研究有助于理解气溶胶颗粒对激光大气传输的影响。     

基于轨迹图像的煤粉颗粒速度和粒径测量

为了开发管道煤粉参数的实时在线测量技术,研究基于粒子轨迹图像的煤粉速度和粒径的测量方法.实验研究煤粉颗粒的光散射特性,获得煤粉颗粒在激光照射下不同方向和不同曝光时间下的成像特点,表明在较长曝光时间下的煤粉轨迹图像清晰可辨,弥补由于煤粉强吸收特性引起的瞬态图像偏暗和模糊的不足,并提出利用煤粉颗粒轨迹图像同时测量煤粉颗粒速度和粒径的方法.利用计算机图像处理方法对实验拍摄的大量煤粉轨迹图像进行识别和计算,获得煤粉颗粒的速度和粒径分布,并与商用PIV系统和Malvern粒度仪所得结果基本吻合.结果表明,所提出的基于粒子轨迹图像的煤粉颗粒测量方法切实可行,为开发廉价实用的煤粉颗粒在线测量系统打下基础.     

基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量

粒子复折射率是计算粒子光散射特性的重要参数.传统的KBr样片透射测量粒子复折射率的方法过程复杂,对颗粒物粒径要求满足Mie散射条件.提出了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量方法,推导了椭偏法测量复折射率的理论公式,将现场采集的烟尘粒子制备成以玻璃为基底的烟尘粒子薄膜,搭建了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量实验装置,获得了烟尘粒子多光谱复折射率.实验结果表明,与KBr样片透射法的测量结果吻合较好,这为其颗粒物复折射率的测量提供了新的途径.     

超细煤粉粒度对煤质分析特性的影响

对不同粒度的超细煤粉进行了粒度粉细和煤质分析测定,研究了超细煤粉的煤质分析特性随粒度的变化规律。对超细煤粉的工业分析表明,水分含量基本不随煤粉粒度的变化而变化;随着煤粉颗粒粒度的减小,灰分含量增大,挥发分含量减小。对超细煤粉的元素分析表明,由于煤粉偏析,随着煤粉颗粒粒度的减小,C,H 和 N 含量降低,O 和 S 含量增大。     

金属颗粒的光散射模拟

以Mie理论为基础,用数值计算方法分析了金属球型颗粒的光散射特性,给出了金属颗粒对平行入射光的散射强度函数和散射偏振度的数值计算方法。利用Matlab软件模拟得到了散射光强度函数和偏振度随散射角和尺度参量变化的三维图。模拟结果表明:偏振峰个数随尺度参量的增大而增多,偏振峰之间的距离随尺度参量的增大而缩小。这种变化趋势可以作为检测金属颗粒粒径的理论依据。     

烟尘气溶胶光散射特性的数值模拟研究

为研究光在烟尘气溶胶介质中的传输特性,通过Mie散射算法对单个烟尘颗粒的光学参数(单次反照率、不对称因子等)进行了数值计算.基于辐射输运理论,采用蒙特卡罗法模拟了光在烟尘气溶胶介质中的传输过程,分析研究了在不同颗粒粒径、入射波长以及粒子数密度条件下,入射光通过烟尘气溶胶介质的透射率随光学厚度以及散射光强随散射角的变化规律.研究结果表明:入射波长增大,烟尘颗粒的散射能力减弱,通过烟尘气溶胶介质的光强透射率增大;烟尘颗粒粒径增大,烟尘颗粒的散射能力增强,通过烟尘气溶胶介质的光强透射率减小,且当烟尘颗粒粒径较大(如1μm)时,烟尘颗粒的光学特性变化平缓.     

激光散射法悬浮颗粒浓度检测的理论研究

悬浮颗粒浓度是环境污染物浓度检测中一项重要指标。针对空气中悬浮颗粒浓度自动测量的实现方法问题,研究了一种基于激光散射法测量悬浮颗粒浓度的理论方法。确定了以Mie散射原理作为激光散射法测量颗粒浓度的理论依据。在Mie散射的基础上,对悬浮颗粒物的光散射特性进行了理论分析,通过MATLAB软件仿真分析了不同特征参数下的单个悬浮颗粒的散射光强度分布曲线和消光系数曲线,分别得到了散射光强分布与入射光波长λ、折射率m(实部和虚部)、颗粒粒径α之间的关系。结合仿真分析的结果,应用遗传寻优算法对粒径分布进行反演,通过反演结果证明了本方案在理论上的可靠性。验证表明,该研究所设计方法能精确地实现悬浮颗粒物质量浓度的测量,为相关检测仪器的设计提供理论基础。     

Chin-Shifrin变换反演算法在煤粉颗粒粒径在线测量中的应用研究

研究了颗粒的光散射现象,提出用于煤粉颗粒粒径测量的Chin-Shifrin变换反演算法．该算法采用线阵CCD为光电探测器,基于Fraunhofer衍射原理对小粒径颗粒的散射光强进行反演计算．在分析算法原理的基础上,给出了反演计算相应积分角度区间的计算公式．通过数值模拟,用Chin-Shifrin变换反演平均粒径为90μm煤粉颗粒,仿真结果表明,粒度分布测量的相对误差小于4%.     

金属纳米颗粒光散射提高薄膜光伏电池光能吸收率的理论研究

在准静态近似下,分析了球形金属纳米颗粒的光散射和吸收特性．金属纳米颗粒的介电函数用Drude模型描述的情形下,得出了银纳米颗粒在可见光、红外波谱范围散射效率与纳米颗粒半径的关系．利用金属纳米颗粒的光散射特性可提高薄膜光伏电池的光能吸收率．简要分析了其提高薄膜光伏电池光能吸收率的机理．     

相对折射率对于颗粒尺寸测量结果的影响分析

根据Mie光散射理论,如果颗粒的尺寸(或分布)保持不变,那么由颗粒的不同相对折射率就可以得到不同的散射光能量分布。因此,颗粒尺寸测量仪的测量结果将受到被测颗粒的相对折射率的影响。本文将从理论计算和实验结果两个方面来分析被测颗粒的相对折射率对测量结果的影响。     

气泡光学特性的研究

利用自行设计的实验系统在实验室对微孔陶瓷管产生的气泡及气泡幕的光散射特性进行了研究和分析，并对单个气泡的光散射特性进行了计算机模拟．实验结果表明，理论结果与实验结果基本相符．通过实验可得到气泡的尺度及速率等物理特性．从气泡幕光散射信号的Fourier变换可以看出，信号的频率主要集中在0～1000Hz范围内，在高频部分的微小波动由噪声引起，信号频率随时间没有明确的变化趋势，表明气泡幕光散射信号是随机信号。     

基于某330MW煤粉锅炉煤粉多元混合物燃烧的数值模拟研究

为了研究煤粉、轮胎颗粒胶粉与污泥颗粒三者混合燃烧的燃烧特性,通过使用Fluent软件对锅炉进行建模并进行数值模拟计算。分别分析了煤粉单独燃烧、煤粉与轮胎颗粒胶粉混合燃烧、煤粉与污泥颗粒混合燃烧以及三者共同混合燃烧的模拟结果。分析结果表明,在煤粉燃烧时,掺入一定比例的轮胎颗粒胶粉和污泥颗粒可以提高炉膛的燃烧效率、增强炉膛内燃料的燃尽程度。     

人血红细胞光散射的测量

在不同浓度、不同尺寸试样盒的条件下，利用激光散射法对人血红细胞的光散射特性进行了研究，计算了红细胞的微分散射截面和微观散射系数，并且与其它研究结果进行了比较。     

消光纤维材料光散射的漫射近似解

本文对半光和无光纤维材料的光散射问题进行了讨论，对于平行光束入射到光散射颗粒稠密分布的平面平行介质上的情形，利用Ｓｃｈｕｓｔｅｒ传输方程及其漫射近似方法对其光散射问题进行了分析，从而建立了散射光强度和粒子的尺度、密度及其光散射性质之间的关系。当平板状材料或介质所包含粒子的密度和性质为一定时，材料内粒子的尺度、密度和性质就决定了材料的光散性质及其外观特征。     

消光纤维材料光散射的漫射近似解

本文对半光和无光纤维材料的光散射问题进行了讨论，对于平行光束入射到光散射颗粒稠密分布的平面平行介质上的情形，利用Ｓｃｈｕｓｔｅｒ传输方程及其漫射近似方法对其光散射问题进行了分析，从而建立了散射光强度和粒子的尺度、密度及其光散射性质之间的关系。当平板状材料或介质所包含粒子的密度和性质为一定时，材料内粒子的尺度、密度和性质就决定了材料的光散性质及其外观特征。     

MoM-PO混合方法在电磁散射问题中的应用

在分析电大尺寸物体的电磁散射特性过程中,高频近似方法和数值方法各有其优势和局限性,因此结合两者的优点来解决电大尺寸物体的电磁散射特性将是一条切实可行的途径。文章结合矩量法(MoM)和物理光学法(PO),提出了MoM-PO混合方法来求解电大尺寸物体的电磁散射问题,极大地提高了计算精度,改善了计算速度,为快速有效地解决电大尺寸物体的电磁散射问题提供了良好的途径。MoM-PO混合方法的数值计算结果与传统的MoM计算结果相一致。     

采用DDA方法分析非球形粒子辐射特性

利用离散偶极子近似法(DDA)计算了三种几何形状、不同尺度参数、不同复折射率的非球形粒子随机取向时的衰减因子、反照率和散射相函数等辐射特性参数,并与等体积球形粒子进行了比较.分析结果表明:非球形粒子的辐射特性与等效球形粒子的辐射特性存在着差别,这种差别随着粒子的形状、尺度参数和复折射率等参数的变化而变化,并且具有一定的规律,同时存在一个临界尺度参数,此时非球形粒子与等效球形粒子的辐射特性差别可忽略不计.     

MoM—PO混合方法在电磁散射问题中的应用

在分析电大尺寸物体的电磁散射特性过程中，高频近似方法和数值方法各有其优势和局限性，因此结合两者的优点来解决电大尺寸物体的电磁散射特性将是一条切实可行的途径。文章结合矩量法(MoM)和物理光学法(PO)，提出了MoM—PO混合方法来求解电大尺寸物体的电磁散射问题，极大地提高了计算精度，改善了计算速度，为快速有效地解决电大尺寸物体的电磁散射问题提供了良好的途径。MoM—PO混合方法的数值计算结果与传统的MoM计算结果相一致。     

煤粉颗粒在气流中的受力分析及其运动轨迹的研究

本文分析了煤粉颗粒在气流中所受的力,用Lagrangian方法建立了煤粉颗粒运动方程式,并进行了数值求解,分析了各个力对颗粒运动轨迹的影响。     

均匀粒径堆体积热导率的实验研究

利用断电热线法对均匀颗粒散体的热导率进行了实验研究，以考查颗粒尺寸对热导率的影响，在以煤粉炉尾部受热面煤灰为试样的实验中得到了不同尺寸颗粒的自然堆积热导率、同尺寸颗粒不同堆积密度的热导率曲线。