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)域里的熱門話題。由于RTE的積分/微分性質(zhì)，同時參與輻射換熱介質(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)過近百年的發(fā)展，輻射換熱數(shù)值計算領(lǐng)域涌現(xiàn)出了多種輻射換熱計算方法，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程中所有重要的影響而不需要近似處理，同時，它可以用重復(fù)多次的簡單關(guān)系來替代一定程度上的數(shù)學(xué)復(fù)雜問題，這樣，復(fù)雜的物理問題可以很簡單的編制計算程序。因此，Monte Carlo法對輻射換熱研究具有重要的意義。 為充分利用Monte Carlo法在輻射傳熱過程模擬方面的優(yōu)越性，同時能夠給出具有較高方向分辨率的輻射強(qiáng)

3、度空間分布，我們在READ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，本文主要運用該方法對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。為對各向異性散射進(jìn)行處理，同時加快能束追蹤的計算過程，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)行驗證計算。驗證計算結(jié)果和DRESOR法求解結(jié)果的對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、計算節(jié)點熱流密度及投射輻射分布。從計算結(jié)果可以看出，光學(xué)厚度、散射相函數(shù)和散射率均對輻射強(qiáng)度分布有影響，從而對熱流密度、投射輻射及介質(zhì)內(nèi)熱源均有影響。對相同的計算節(jié)點，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