非球形顆粒系統(tǒng)輻射傳遞特性分析.pdf

1、非球形顆粒的輻射理論在氣象、工業(yè)生產(chǎn)和生物等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。典型顆粒系統(tǒng)有大氣中的氣溶膠顆粒和爐膛內(nèi)煤粉粒子系等，在這些系統(tǒng)中，顆粒的形狀千差萬(wàn)別，如果將粒子作為球體來(lái)處理，在不同情況下會(huì)帶來(lái)各種誤差。本文以非球形顆粒系統(tǒng)作為研究對(duì)象，對(duì)影響它們輻射特性的因素進(jìn)行了詳細(xì)地分析，主要完成了以下工作:
　　(1)基于離散偶極子近似方法和Mie理論，計(jì)算了非吸收性介質(zhì)中不同形狀和不同材料顆粒的輻射特性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)顆粒的吸收、散射因

2、子在尺度參數(shù)0.1-10內(nèi)存在峰值并且隨著顆粒尺度參數(shù)的增大，顆粒的散射因子在入射波的衰減中所占比重越來(lái)越大，同時(shí)散射能越來(lái)越集中于前向。本文所計(jì)算的鋁、銀、鎢和煤粉四種顆粒由于其組成材料不同，其光譜吸收散射分布存在較大差異。對(duì)于體積相同，形狀不同的單質(zhì)顆粒，顆粒垂直于入射光的幾何截面積的增大將導(dǎo)致其吸收散射因子的增加，而且顆粒形狀越偏離球形，其散射因子就越大。
　　(2)將爐膛內(nèi)不規(guī)則形狀的顆粒簡(jiǎn)化成六種形狀，分別計(jì)算了各形狀顆

3、粒的輻射特性參數(shù)。假設(shè)粒子系內(nèi)各顆粒是獨(dú)立散射，在體積相同的情況下，將這些不同大小和形狀顆粒的輻射特性參數(shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)粒子系的吸收、散射系數(shù)和相函數(shù)。計(jì)算結(jié)果顯示，這些顆粒尺度參數(shù)在0.1-10范圍內(nèi)顆粒的形狀明顯影響粒子系的吸收散射系數(shù)，當(dāng)顆粒尺度參數(shù)較小時(shí)，尤為強(qiáng)烈。
　　(3)以煤粉爐膛內(nèi)粒子系與四周壁面的輻射換熱為研究對(duì)象，建立了爐膛內(nèi)的輻射換熱模型，然后用蒙特卡羅法模擬計(jì)算爐內(nèi)粒子系與壁面的換熱量。分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粒子系