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热辐射输运问题的隐式蒙特卡罗方法求解

物理学报 2013年第24期62卷 388-393页

作者：李树李刚田东风邓力北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院绵阳621900

热辐射与物质相互作用及辐射光子在物质中的传输是惯性约束聚变研究中的重要课题.介绍了基于隐式蒙特卡罗方法的辐射输运方程,在该方程的积分-微分形式基础上,推导了利于蒙特卡罗方法模拟的等价的积分输运方程;基于积分方程设计数值模... 详细信息

热辐射与物质相互作用及辐射光子在物质中的传输是惯性约束聚变研究中的重要课题.介绍了基于隐式蒙特卡罗方法的辐射输运方程,在该方程的积分-微分形式基础上,推导了利于蒙特卡罗方法模拟的等价的积分输运方程;基于积分方程设计数值模拟流程,编写三维蒙特卡罗数值模拟程序;针对热辐射输运典型问题及benchmark问题开展了数值实验,计算结果验证了方法的适应性及程序的正确性.

关键词：热辐射惯性约束聚变输运方程隐式蒙特卡罗

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热辐射加热液滴能量传递过程的研究

西安交通大学学报 2023年第2期57卷 131-140页

作者：袁洋张丹贾金睿郑巨淦王一笑西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国核能动力研究设计院成都610213

为了提高热辐射对液滴群的加热效率,针对单个液滴接收平行热辐射后的反射、吸收、透射等能量传递过程开展研究,采用区域法建立了能量传递过程的计算模型,在液滴吸收系数为1~1000 m^(-1)、液滴粒径为0.1~10 mm、液滴折射率为1.1~2.0范围... 详细信息

为了提高热辐射对液滴群的加热效率,针对单个液滴接收平行热辐射后的反射、吸收、透射等能量传递过程开展研究,采用区域法建立了能量传递过程的计算模型,在液滴吸收系数为1~1000 m^(-1)、液滴粒径为0.1~10 mm、液滴折射率为1.1~2.0范围内,计算分析了液滴温度场的演化与液滴吸收率、液滴反射辐射、透射辐射的数量和空间分布。结果指出:在反射环节,液滴的反射率仅取决于液滴的折射率;随着折射率的增大,液滴反射率增大,反射辐射的空间分布也由顺投射方向占优逐渐转变为逆投射方向占优,现有研究范围内反射率不超过14%;在吸收环节,提高液滴吸收系数、折射率的同时减小液滴粒径是使液滴获得快速、均匀温升的有效途径;粒径的减小会导致液滴吸收率降低,使大量热辐射以透射的形式离开液滴;这部分透射辐射与反射辐射可被再次利用,统称为二次辐射;在透射环节,透射辐射总量随吸收系数、折射率或液滴粒径的减小均会增大;透射辐射的分布以顺投射方向占优。根据上述结果,给出了液滴吸收率、透射辐射定向辐射强度的经验关联式,该经验式与定义式计算结果主体偏差分别小于10%和15%;据此绘制了二次辐射数量与构成的分布图,显示随着液滴吸收系数、粒径或折射率的减小,二次辐射逐渐由反射占优变为透射占优。研究结果可为热辐射加热液滴群的应用中热辐射波段的选择和液滴群的布局等问题提供参考。

关键词：热辐射反射辐射吸收率透射辐射二次辐射

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热辐射在倾斜通道热流场的作用

重庆大学学报（自然科学版） 2011年第7期34卷 125-130页

作者：霍岩郜冶武红梅邹剑峰哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对热辐射是通道内热流场的重要影响因素之一,采用实验和数值计算方法对倾斜角度为10°、20°和30°的两端开口通道内热流场进行了研究。使用基于大涡模拟(LES)求解浮力驱动N S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好。通... 详细信息

针对热辐射是通道内热流场的重要影响因素之一,采用实验和数值计算方法对倾斜角度为10°、20°和30°的两端开口通道内热流场进行了研究。使用基于大涡模拟(LES)求解浮力驱动N S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好。通过使用耦合热辐射模型的数值计算结果和忽略热辐射的数值计算结果分别与实验结果进行对比分析的方法发现,在热源一定的条件下,对于倾斜角度在10°～30°之间的通道,热辐射使通道上部高温区域的温度降低,随着倾斜角度的增大,热辐射对通道低端开口上壁面附近的影响作用减弱,而倾斜角度对于热辐射在通道高端开口上壁面附近的作用则影响不大,同时,在通道倾斜角度为30°时,热辐射使通道内高温区域向高端开口方向倾斜,并使通道高端的下部温度升高。整个实验和计算结果可为倾斜通道内热流场的理论研究提供参考依据。

关键词：热辐射斜通道浮力大涡模拟

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热辐射方向调控研究进展(特邀)

光学学报 2024年第19期44卷 21-32,F0002页

作者：李强应云斌仇旻浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江杭州310027 西湖大学工学院浙江杭州310024

自然界物体产生的热辐射通常是波长连续、非偏振和全方向的。将热辐射限制在特定的波长范围和特定方向内的能力对于提高器件的能量利用效率具有重要意义。随着纳米技术的快速发展,热辐射方向调控器件正逐渐朝着微纳热辐射器的方向发展... 详细信息

自然界物体产生的热辐射通常是波长连续、非偏振和全方向的。将热辐射限制在特定的波长范围和特定方向内的能力对于提高器件的能量利用效率具有重要意义。随着纳米技术的快速发展,热辐射方向调控器件正逐渐朝着微纳热辐射器的方向发展。介绍了纳米光子结构实现热辐射方向调控的主要研究方法,列举了热辐射方向调控的主要应用,并总结了目前热辐射方向调控研究仍存在的问题,最后对热辐射方向调控及其应用的未来发展进行了展望。

关键词：热辐射微纳热辐射器纳米光子结构热辐射方向调控

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热辐射对气膜冷却叶片冷却性能影响

航空动力学报 2018年第8期33卷 1801-1810页

作者：王天壹宣益民南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对一种带有气膜冷却结构的涡轮一级导向叶片进行气-固-热耦合数值模拟,通过比较考虑/不考虑热辐射的温比和综合冷却效率,分析了多种辐射因素对叶片表面温度和冷却性能的影响。结果表明:入口黑体辐射温度在1 200~1 900K之间,叶片表面... 详细信息

针对一种带有气膜冷却结构的涡轮一级导向叶片进行气-固-热耦合数值模拟,通过比较考虑/不考虑热辐射的温比和综合冷却效率,分析了多种辐射因素对叶片表面温度和冷却性能的影响。结果表明:入口黑体辐射温度在1 200~1 900K之间,叶片表面发射率在0.3~0.7之间时,考虑热辐射作用均会使叶片表面温度明显上升。入口黑体辐射温度1 600K,叶片表面发射率为0.5时,叶片压力面温度整体上升约100K,叶片表面最高温度点(1 350K)温度上升约50K;气体辐射对叶片吸力面和尾缘区域造成5%左右的温升;考虑辐射作用使得叶片综合冷却效率下降,叶片前缘和压力面尽管布置密集的气膜孔仍然难以满足冷却需求,综合冷却效率下降至0.3以下。

关键词：热辐射涡轮叶片气膜冷却耦合传热模拟温度分布冷却效率

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热辐射对高超飞行器天线罩热评估的影响

航空学报 2017年第10期38卷 1-10页

作者：张晓晨夏新林林朝光王振峰谈和平哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 空间物理重点实验室北京100076

高超飞行器天线罩需要承载长时间高热流的气动加热,透波材料的辐射传热效应显著增强,传统的工程纯导热计算方法已不再适用。本文研究了高超飞行器天线罩的耦合传热过程,针对多层天线罩结构建立了辐射/导热耦合计算方法,并进行了电弧风... 详细信息

高超飞行器天线罩需要承载长时间高热流的气动加热,透波材料的辐射传热效应显著增强,传统的工程纯导热计算方法已不再适用。本文研究了高超飞行器天线罩的耦合传热过程,针对多层天线罩结构建立了辐射/导热耦合计算方法,并进行了电弧风洞试验验证,吻合度较高。为便于工程应用,引入一种可快速判断热辐射影响程度的判据,可通过判据数值确定合适的评估方法,提高了工程评估的效率与精度。该研究成果可推广至多孔隔热材料以及陶瓷材料的温度评估,具有较高的工程应用价值。

关键词：热辐射天线罩耦合传热透波材料气动加热

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热辐射环境下目标红外偏振特性分析

光学学报 2022年第2期42卷 184-193页

作者：杨志勇陆高翔张志伟宋俊辰火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室陕西西安710025

红外偏振成像技术具有提升目标识别率、辨别伪装目标等多重优势,但在复杂环境下目标的红外偏振特性容易受到干扰,从而出现错判和漏判的情况。为研究环境热辐射对目标红外偏振特性的影响,基于偏振双向反射分布函数推导了热源照射下目标... 详细信息

红外偏振成像技术具有提升目标识别率、辨别伪装目标等多重优势,但在复杂环境下目标的红外偏振特性容易受到干扰,从而出现错判和漏判的情况。为研究环境热辐射对目标红外偏振特性的影响,基于偏振双向反射分布函数推导了热源照射下目标表面红外线偏振度的解析模型。经过理论仿真及实验验证得出,环境热辐射会影响目标的红外偏振特性。当环境热辐射强度小于目标自发热辐射强度时,红外线偏振度与环境热辐射强度呈负相关,即环境热辐射强度越大,红外线偏振度越小。当环境热辐射强度大于目标自发热辐射强度时,红外线偏振度与环境热辐射强度呈正相关,即环境热辐射强度越大,红外线偏振度越大。上述结果表明,当目标受到外部热辐射影响时,红外线偏振度会发生规律性变化。

关键词：光计算红外偏振热辐射偏振双向反射分布函数目标偏振特性光电防护

热辐射检测系统测量热喷涂粒子参数时的数据处理

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西安交通大学学报 2005年第1期39卷 70-74页

作者：武涛李长久西安交通大学建筑工程与力学学院西安7110049 西安交通大学材料科学与工程学院西安7110049

建立了适用于单窗调制型热喷涂粒子参数热辐射检测系统的数据处理方法,并应用模拟和实测数据进行了效果评估.结果表明:预处理宜采用低通滤波基础上的算术补偿去除零漂、再应用多邻点平均降噪的复合方法;利用噪声重构法建立的幅值判据可... 详细信息

建立了适用于单窗调制型热喷涂粒子参数热辐射检测系统的数据处理方法,并应用模拟和实测数据进行了效果评估.结果表明:预处理宜采用低通滤波基础上的算术补偿去除零漂、再应用多邻点平均降噪的复合方法;利用噪声重构法建立的幅值判据可准确确定单个有效脉冲位置并实现相关数据截取.截得的Ⅰ型曲边梯形脉冲可近似为5参量等腰梯形函数,并可运用线性展开与梯度寻优相结合的最小二乘法拟合获得其特征参量,根据所得拟合结果可统计换算出速度、表面温度、直径及景深偏移等关键粒子状态参数.

关键词：热辐射热喷涂有效脉冲数据处理粒子参数

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热辐射信号特征对热喷涂粒子参数测量的影响

西安交通大学学报 2003年第5期37卷 479-482,487页

作者：武涛李长久西安交通大学机械工程学院西安710049

对基于热辐射测量喷涂粒子速度、温度的检测系统,建立了单窗调制光阑下的信号演变过程模型,提取了4种基本信号特征类型,发现只有曲边梯形信号可准确测量粒子速度、温度与尺寸等状态参数,而其他类型信号的出现将增加测量误差.用超音速火... 详细信息

对基于热辐射测量喷涂粒子速度、温度的检测系统,建立了单窗调制光阑下的信号演变过程模型,提取了4种基本信号特征类型,发现只有曲边梯形信号可准确测量粒子速度、温度与尺寸等状态参数,而其他类型信号的出现将增加测量误差.用超音速火焰喷涂实验验证表明,实测信号特征与理论模型分类基本相符,瞄准距离与孔径光阑直径对信号特征影响显著,减小孔径光阑直径可降低非曲边梯形信号引入的测量误差,但也会导致信号强度和捕获粒子总数的下降.

关键词：热辐射飞行粒子速度温度信号特征热喷涂