激光脉冲在各向异性散射介质内的瞬态热效应

本文考察了激光脉冲在吸收、发射、各向异性散射介质内引起的瞬态热效应。将激光脉冲辐射在介质内的传递过程分为两个子过程：发射－衰减－反射过程和吸收－散射过程。用光线踪迹法结合节点分析导出辐射传递系数和辐射源项，用控制容积法解瞬态能量方程。检验结果表明，本文的计算方法准确。在此基础上，考察了散射特性、初始温度对激光脉冲响应的影响。

多层结构半透明球形粒子的辐射特性

基于蒙特卡罗光线踪迹法研究了半透明多壳层球形粒子的辐射性质,并通过BHCOAT程序验证其精度。对比光线踪迹法,分析了有效介质理论(effective medium theory,EMT)的应用范围,并用光线踪迹法计算了多层球形粒子内光谱吸收分布。研究结果表明,蒙特卡罗光线踪迹法适合于计算粒子尺度参数x>30的多层球形粒子辐射吸收。层间折射率和消光系数偏差较小时,有效介质理论结合Mie理论可用来近似估算多层粒子的辐射特性。当层间光学常数偏差较大时,特别是对于精度要求较高的情况,EMT-Mie理论不再适用。层间光学常数不同导致光谱辐射吸收分布显著不均匀。

半透明高温涂层的内部辐射效应

为了准确计算涂层和金属基底内的温度和热流 ,需要考虑涂层内部热辐射的影响。采用光线踪迹 节点分析法对吸收、各向同性散射性非灰涂层内的辐射与导热瞬态耦合换热进行数值模拟。与多个文献的计算结果比较表明 ,计算方法正确 ,计算结果精度高。数值模拟结果表明 。

漫反射下两层散射性介质内的瞬态耦合换热

采用光线踪迹 /节点分析法研究了在漫反射、表面不透明、分界面半透明的两层平板状吸收、各向同性散射性非灰介质内的辐射与导热瞬态耦合换热。两层介质具有不同的辐射特性 ,折射率均大于等于 1。在考虑表面多次反射和介质多次散射的情况下 ,推导了复合层辐射传递系数 ,由辐射传递系数计算辐射热源项。在对流、辐射换热边界条件下 ,采用控制容积法求解瞬态能量方程 ,获得了复合层内的稳态、瞬态温度场和热流密度 ,与 Galerkin法的计算结果比较 ,表明该文的计算方法正确 。