激光作用下半透明介質(zhì)光熱信息模擬及反問題研究.pdf

1、半透明材料被廣泛應用于各個領(lǐng)域，對其光學和紅外特性的研究受到了國內(nèi)外學者們的共同關(guān)注。典型的半透明介質(zhì)有：水、冰、空氣、玻璃、樹脂、陶瓷、生物組織、多孔介質(zhì)、彌散粒子系等，在激光與半透明介質(zhì)的光熱作用中，需要考慮介質(zhì)中的熱輻射影響。
　　本文從激光作用下半透明介質(zhì)光熱信號模擬的正、反問題兩個方面出發(fā)，對穩(wěn)態(tài)輻射傳輸問題、瞬態(tài)時域輻射傳輸問題、頻域輻射傳輸問題、輻射導熱耦合換熱問題、輻射相變耦合換熱問題以及輻射反問題等進行了研究，具

2、體包括以下五個方面的工作：
　　1.綜述了目前群體智能優(yōu)化算法的發(fā)展，總結(jié)了群體智能優(yōu)化算法的共同特征，介紹了幾種常見群體智能優(yōu)化算法的各自特點，重點闡述了微粒群算法和蟻群算法的思想和實現(xiàn)，并分別對量子微粒群算法、基于網(wǎng)格劃分策略蟻群算法和基于概率密度策略蟻群算法提出了改進，通過標準測試函數(shù)說明了改進算法在反演精度、計算效率和算法穩(wěn)定性等方面性能的提升。
　　2.在有限體積法的基礎(chǔ)上結(jié)合了源項多流法的思想，求解了一維、二維、

3、三維半透明介質(zhì)在漫射界面下的任意方向輻射強度，利用源項多流法的思想對有限體積法進行了兩個方面的改進，即提出了一種更高精度的關(guān)聯(lián)格式和一種不需要進行角度插值來處理多層鏡射界面的有限體積法。
　　3.對于輻射導熱耦合換熱問題，分別基于有效導熱系數(shù)和輻射源項進行解耦處理，提出了一種求解多孔介質(zhì)有效導熱系數(shù)的方法，將基于網(wǎng)格劃分的蟻群算法引入到輻射導熱耦合換熱反問題當中，通過測量邊界上的溫度和輻射熱流反演了輻射導熱耦合換熱問題的散射系數(shù)、

4、吸收系數(shù)分布、不均勻介質(zhì)的界面位置；對于輻射相變耦合換熱問題利用有限體積法分別求解了基于焓法能量方程和輻射傳遞方程，對有限體積法模型進行了對比驗證，對控制方程進行了無量綱化處理，反演了斯蒂芬數(shù)和導熱輻射參數(shù)。
　　4.對于瞬態(tài)輻射傳輸問題，分別利用了有限體積法求解了時域和頻域的輻射傳遞方程，將計算結(jié)果與蒙特卡洛法和間斷有限元法進行了對比，分別將基于網(wǎng)格劃分策略的蟻群算法和基于概率密度策略的蟻群算法引入到瞬態(tài)輻射反問題當中，通過測量