本文關(guān)鍵詞：非球形顆粒系統(tǒng)輻射傳遞特性分析

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【摘要】：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,顆粒的形狀千差萬別,如果將粒子作為球體來處理,在不同情況下會(huì)帶來各種誤差。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越大,同時(shí)散射能越來越集中于前向。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)則形狀的顆粒簡化成六種形狀,分別計(jì)算了各形狀顆粒的輻射特性參數(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),粒子系體積分?jǐn)?shù)相同時(shí),顆粒的的尺度參數(shù)對(duì)輻射換熱量有重要的影響：當(dāng)粒子系內(nèi)顆粒尺度參數(shù)小于6時(shí),換熱量隨顆粒尺度參數(shù)的增大而變大,在6左右時(shí)換熱量達(dá)到峰值,之后隨尺度參數(shù)的進(jìn)一步增大而趨于穩(wěn)定。當(dāng)顆粒尺度參數(shù)小于0.6時(shí),不同形狀顆粒組成的粒子系與壁面的換熱量相對(duì)于球形顆粒來說有較大的差異,尤其是當(dāng)顆粒存在棱角時(shí),這種現(xiàn)象更為明顯。
【關(guān)鍵詞】：Mie理論 DDA 輻射特性 非球形顆粒 粒子系輻射換熱
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符號(hào)表10-12
• 1 緒論12-17
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究動(dòng)態(tài)13-16
• 1.2.1 球形顆粒研究概況13-14
• 1.2.2 非球形顆粒系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-17
• 2 微粒輻射特性研究理論方法17-27
• 2.1 Mie散射理論17-18
• 2.1.1 非吸收性介質(zhì)中的Mie理論17-18
• 2.2 離散偶極子近似(DDA)理論18-25
• 2.2.1 DDA計(jì)算原理19-20
• 2.2.2 DDA計(jì)算方法驗(yàn)證20-25
• 2.3 本章小結(jié)25-27
• 3 非球形顆粒的輻射特性影響因素分析27-44
• 3.1 顆粒吸收因子影響因素分析27-34
• 3.1.1 材料屬性的影響27-29
• 3.1.2 顆粒形狀的影響29-32
• 3.1.3 顆粒所處介質(zhì)的影響32
• 3.1.4 顆粒尺度參數(shù)的影響32-34
• 3.2 顆粒散射特性影響因素分析34-42
• 3.2.1 材料屬性的影響34-35
• 3.2.2 顆粒形狀和尺度參數(shù)的影響35-41
• 3.2.3 顆粒所處介質(zhì)的影響41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 4 煤粉爐內(nèi)顆粒輻射特性分析44-63
• 4.1 爐膛內(nèi)的組成成分及各成分的特性44-46
• 4.2 顆粒各參數(shù)對(duì)爐內(nèi)粒子系輻射特性的影響46-61
• 4.2.1 顆粒尺度參數(shù)47-51
• 4.2.2 顆粒形狀51-56
• 4.2.3 顆粒成分56-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 5 顆粒特性對(duì)爐內(nèi)輻射換熱的影響63-78
• 5.1 爐內(nèi)輻射傳熱計(jì)算理論63-66
• 5.2 蒙特卡羅法(MCM)在輻射換熱中的應(yīng)用簡介66-68
• 5.3 爐膛內(nèi)不同顆粒模型對(duì)輻射換熱的影響68-77
• 5.3.1 顆粒大小對(duì)輻射換熱的影響71-73
• 5.3.2 顆粒形狀對(duì)輻射換熱的影響73-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：697516