發(fā)布時間：2020-06-29 17:38

【摘要】：輻射作為傳遞能量與信息的一種方式,多年來廣泛應用在軍用和民用等高新技術領域,除應用最為廣泛的熱學和光學之外,在電磁學、大氣科學、燃燒學、海洋學和航空航天領域均有涉及。隨著激光脈沖技術飛速發(fā)展,激光脈沖時間已達到飛秒級別,對于超短激光入射等問題,介質內部輻射強度隨時間的變化已不可忽略,這使得這類問題求解比傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輻射傳輸更為復雜。由于瞬態(tài)輻射傳輸?shù)膹碗s性,理論分析僅限于極少數(shù)簡單問題,大部分以實驗和數(shù)值模擬為研究手段;而實驗研究需要多種物性參數(shù)與大量數(shù)據(jù),因此采用數(shù)值方法求解和分析瞬態(tài)輻射過程成為各國學者研究的重要手段,運用精確、高效的算法求解參與性介質內輻射傳遞問題成為研究重要內容。本文以擴散近似法求解的輻射傳輸方程為研究基礎,系統(tǒng)性的研究了穩(wěn)態(tài)輻射傳遞,瞬態(tài)時域、瞬態(tài)頻域光信號模擬,介質內部參數(shù)反演等問題。主要工作概括為以下四方面:1.基于穩(wěn)態(tài)擴散近似方程的求解,建立二維物理模型,考慮折射率、光學厚度、壁面發(fā)射率、散射反照系數(shù)對擴散近似精度的影響。利用Fortran程序計算介質底面的無量綱輻射熱流分布,并與蒙特卡洛算法求解結果進行比較。在此基礎上,分析了各光學參數(shù)對擴散近似精度的影響范圍,并進一步探討了該光學參數(shù)影響程度,為如何有效提高擴散近似精度提供數(shù)據(jù)上的參考。2.建立一維參與性介質中瞬態(tài)輻射傳輸模型,通過與間斷有限元法的對比,驗證及討論了擴散近似法的準確性,分析了梯度折射率變化對時域穿透率和反射率影響,并以梯度折射率介質為基礎,研究了介質內光學厚度、散射反照率、壁面發(fā)射率以及脈沖寬度對時域穿透率和反射率的影響,為擴散近似法在瞬態(tài)輻射中的適用性研究提供參考借鑒。3.發(fā)展頻域擴散近似法。首先以均勻折射率介質為基礎,求解頻域擴散近似耦合方程組,計算頻域穿透與頻域反射率值。將光學厚度、散射反照率、變化值以及脈沖寬度作為變化值,研究其對頻域擴散近似的精度影響;其次以非均勻介質為研究內容,將折射率參數(shù)作為變化值,分析擴散近似法在梯度折射率介質中的適用條件。4.以瞬態(tài)時域擴散近似模擬為基礎,采用共軛梯度法反演計算介質折射率分布,并分析介質折射率等因素對反演精度的影響。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK124
【圖文】：

向同性散射平板為例。平板厚度界透明外圍為真空。右邊界不[(0)()]*0p qH Ht tiside 函數(shù)， 10q ，*pt 是激光脈為 b)0.5)1H(x0.5b)H 嵌入核層介質折射率的差別；單元，無量綱時間步長取 0* t 光學厚度，散射反照率，壁面

相對誤差進一步減小，但與 M 300的情況相比，此時迭代次數(shù)增加，且每次迭代所用時間顯著增加。綜合計算精度和計算效率的考慮，取 M 300進行反演。圖5-3 計算流程框圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2734140