激光作用下半透明介質(zhì)光熱信息模擬及反問(wèn)題研究.pdf

1、半透明材料被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)其光學(xué)和紅外特性的研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)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(shù)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(hào)模擬的正、反問(wèn)題兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)穩(wěn)態(tài)輻射傳輸問(wèn)題、瞬態(tài)時(shí)域輻射傳輸問(wèn)題、頻域輻射傳輸問(wèn)題、輻射導(dǎo)熱耦合換熱問(wèn)題、輻射相變耦合換熱問(wèn)題以及輻射反問(wèn)題等進(jìn)行了研究，具

2、體包括以下五個(gè)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(jiàn)群體智能優(yōu)化算法的各自特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了微粒群算法和蟻群算法的思想和實(shí)現(xiàn)，并分別對(duì)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(jìn)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)說(shuō)明了改進(jìn)算法在反演精度、計(jì)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(xiàng)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(qiáng)度，利用源項(xiàng)多流法的思想對(duì)有限體積法進(jìn)行了兩個(gè)方面的改進(jìn)，即提出了一種更高精度的關(guān)聯(lián)格式和一種不需要進(jìn)行角度插值來(lái)處理多層鏡射界面的有限體積法。
　　3.對(duì)于輻射導(dǎo)熱耦合換熱問(wèn)題，分別基于有效導(dǎo)熱系數(shù)和輻射源項(xiàng)進(jìn)行解耦處理，提出了一種求解多孔介質(zhì)有效導(dǎo)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(dǎo)熱耦合換熱反問(wèn)題當(dāng)中，通過(guò)測(cè)量邊界上的溫度和輻射熱流反演了輻射導(dǎo)熱耦合換熱問(wèn)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(duì)于輻射相變耦合換熱問(wèn)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(duì)有限體積法模型進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)控制方程進(jìn)行了無(wú)量綱化處理，反演了斯蒂芬數(shù)和導(dǎo)熱輻射參數(shù)。
　　4.對(duì)于瞬態(tài)輻射傳輸問(wèn)題，分別利用了有限體積法求解了時(shí)域和頻域的輻射傳遞方程，將計(jì)算結(jié)果與蒙特卡洛法和間斷有限元法進(jìn)行了對(duì)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(wèn)題當(dāng)中，通過(guò)測(cè)量