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辐射传输的积分方程法模拟及气溶胶粒子辐射特性研究

刘兵  
【摘要】: 随着近年来世界气候的异常变化,人们越来越重视对大气气溶胶的研究。气溶胶对气候的影响主要表现为对气候的辐射强迫效应,影响近地面边界层的气候,同时对军事目标探测也有一定的衰减和干扰作用。目前世界各国都在对气溶胶辐射特性进行研究,其中美国、加拿大、法国和俄罗斯已经取得显著进展。本文利用粒子辐射特性综合测试实验平台,开展了测量纯SiO2粒子系的光谱透射率,利用反演模型得到其光谱复折射率数据。 辐射传输是介质辐射研究的重要方面,辐射传输模拟的常规方法,如区域法、有限体积法、蒙特卡洛法等都是一种数值近似解法。由于数值离散误差以及物理简化的影响,其结果只是近似解。本文采用积分方程法(IE法)求解辐射传输方程,它是利用数学方法对辐射传输方程进行求解,无需物理模型简化和立体角离散,是一种高精度的计算方法,适合作为判断其他方法计算精度的标准算法。 本文以坐标变换法为理论依据,建立了IE法理论模型,编写了相应计算程序,并对二维及三维圆柱参与介质的辐射传输进行了模拟计算,计算结果与文献的结果吻合较好,验证了本文程序的正确性。针对圆柱形炉膛算例,将IE法的计算结果与离散坐标及蒙特卡洛法进行对比,表明IE法计算精度高,曲线光滑平整,可以对空间内任意点进行积分求解,尤其适合处理线性各向异性散射问题。本文分析了网格数、高斯积分节点数等对计算结果的影响。


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