【摘要】：輻射作為傳遞能量與信息的一種方式,多年來廣泛應(yīng)用在軍用和民用等高新技術(shù)領(lǐng)域,除應(yīng)用最為廣泛的熱學(xué)和光學(xué)之外,在電磁學(xué)、大氣科學(xué)、燃燒學(xué)、海洋學(xué)和航空航天領(lǐng)域均有涉及。隨著激光脈沖技術(shù)飛速發(fā)展,激光脈沖時間已達(dá)到飛秒級別,對于超短激光入射等問題,介質(zhì)內(nèi)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(fù)雜。由于瞬態(tài)輻射傳輸?shù)膹?fù)雜性,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(xué)者研究的重要手段,運用精確、高效的算法求解參與性介質(zhì)內(nèi)輻射傳遞問題成為研究重要內(nèi)容。本文以擴散近似法求解的輻射傳輸方程為研究基礎(chǔ),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(zhì)內(nèi)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(xué)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(zhì)底面的無量綱輻射熱流分布,并與蒙特卡洛算法求解結(jié)果進(jìn)行比較。在此基礎(chǔ)上,分析了各光學(xué)參數(shù)對擴散近似精度的影響范圍,并進(jìn)一步探討了該光學(xué)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(zhì)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(zhǔn)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(zhì)為基礎(chǔ),研究了介質(zhì)內(nèi)光學(xué)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(zhì)為基礎(chǔ),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(xué)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(zhì)為研究內(nèi)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(zhì)中的適用條件。4.以瞬態(tài)時域擴散近似模擬為基礎(chǔ),采用共軛梯度法反演計算介質(zhì)折射率分布,并分析介質(zhì)折射率等因素對反演精度的影響。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(zhì)折射率的差別；單元，無量綱時間步長取 0* t 光學(xué)厚度，散射反照率，壁面

相對誤差進(jìn)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(jìn)行反演。圖5-3 計算流程框圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2734140