DRESOR法求解一維各向異性散射性介質(zhì)中的輻射傳遞方程.pdf

1、輻射傳熱是一種重要的傳熱方式，而輻射傳遞方程（Radiative Transfer Equation）求解是目前輻射換熱研究領(lǐng)域里的熱門(mén)話題。由于RTE的積分/微分性質(zhì)，同時(shí)參與輻射換熱介質(zhì)的發(fā)射、吸收、散射等特性使得輻射傳遞方程的求解更加復(fù)雜。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，輻射換熱數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域涌現(xiàn)出了多種輻射換熱計(jì)算方法，其中常用的四種基本方法為：離散坐標(biāo)法（DOM，Discrete Ordinate Method）、球形諧波法（Spheric

2、Harmonics，PN）、區(qū)域法（Zonal）、Monte Carlo方法（MCM）。MCM可以綜合考慮輻射傳熱模擬過(guò)程中所有重要的影響而不需要近似處理，同時(shí)，它可以用重復(fù)多次的簡(jiǎn)單關(guān)系來(lái)替代一定程度上的數(shù)學(xué)復(fù)雜問(wèn)題，這樣，復(fù)雜的物理問(wèn)題可以很簡(jiǎn)單的編制計(jì)算程序。因此，Monte Carlo法對(duì)輻射換熱研究具有重要的意義。 為充分利用Monte Carlo法在輻射傳熱過(guò)程模擬方面的優(yōu)越性，同時(shí)能夠給出具有較高方向分辨率的輻射強(qiáng)

3、度空間分布，我們?cè)赗EAD法的基礎(chǔ)上提出了一種求解RTE的新方法－DRESOR法。作為DRESOR法求解RTE系統(tǒng)研究的一部分，本文主要運(yùn)用該方法對(duì)具有真空邊界的一維灰性平行平板介質(zhì)中的RTE進(jìn)行求解，其中，介質(zhì)具有發(fā)射、吸收、各向異性散射特性。為對(duì)各向異性散射進(jìn)行處理，同時(shí)加快能束追蹤的計(jì)算過(guò)程，本文提出了散射分布因子的概念，將以入射方向和散射方向間夾角為變量的相函數(shù)轉(zhuǎn)化為可以直接利用的以系統(tǒng)坐標(biāo)系下的角度為變量的系數(shù)矩陣。對(duì)不同光學(xué)

4、厚度、不同散射率及不同相函數(shù)下的RTE進(jìn)行求解，求解結(jié)果代入RTE積分形式精確解中進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算。驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果和DRESOR法求解結(jié)果的對(duì)比證明了該方法的正確性。給出了具有較高方向分辨率的輻射強(qiáng)度空間分布、介質(zhì)內(nèi)熱源、計(jì)算節(jié)點(diǎn)熱流密度及投射輻射分布。從計(jì)算結(jié)果可以看出，光學(xué)厚度、散射相函數(shù)和散射率均對(duì)輻射強(qiáng)度分布有影響，從而對(duì)熱流密度、投射輻射及介質(zhì)內(nèi)熱源均有影響。對(duì)相同的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，在相同的角度下輻射強(qiáng)度在不同相函數(shù)作用下表現(xiàn)出不同的分布