大气影响下激光无线能量传输接收端多场耦合特性

通过比尔定律和功率谱反演法计算得到激光束在大气传播过程中所产生的大气衰减和大气湍流的影响,进而获得激光到达接收端时的光场分布,同时基于非线性回归和实验研究获得光伏电池模型的基本参数,构建中远距离下的激光无线能量传输系统接收端多物理场模型,并通过仿真分析在经历不同湍流强度大气传输之后接收端的光-电-热多场耦合特性。结果表明,大气对激光传输造成严重的影响,使得接收端前的光场分布发生严重畸变,进而使得激光无线能量传输接收端光伏电池的输出功率以及光电转换效率呈现下降趋势,大气湍流折射率结构常数由C_(n)^(2)=2×10^(-15)m^(-2/3)增大至C_(n)^(2)=2×10^(-13)m^(-2/3)时,接收端的最大功率下降了0.054 W,光电转换效率下降了1.51%。同时,不同波长的激光束、传输距离、大气湍流强度等是制约激光无线能量传输系统效率的重要因素,激光无线能量传输系统接收端的光-电-热多场耦合特性分析,对于激光无线能量传输系统的设计和改进具有重要意义。

角度-空间间断有限元的热辐射限制器

由于航空发动机内高温热端部件是非规则形状的,其中的热辐射过程存在明显的间断遮蔽效应,如何实现该过程的精准模拟是一个挑战。采用间断有限元对辐射传递方程中角度和空间计算域进行离散,并基于分层限制的思想在角度和空间单元上引入巴斯-叶斯帕森限制器,对辐射强度数值解在角度和空间上的非物理振荡进行抑制。通过与文献中有限体积法和蒙特卡洛辐射模型的结果对比,证明了方法的有效性。此外,通过与辐射强度在角度上的解析解对比,验证了该限制器可以抑制辐射间断效应造成的数值振荡,消除辐射强度的非物理解。实现了任意空间位置上辐射强度在角度方向上的三维刻画。