精確高效求解輻射傳遞方程的 DRESOR 法圖書(shū)目錄

前言

主要符號(hào)表

第1章 緒論 1

1.1 研究背景 1

1.2 輻射傳熱的特征 2

1.3 常用的輻射傳遞方程求解方法 4

1.4 本書(shū)安排 12

參考文獻(xiàn) 14

第2章 DRESOR法求解輻射傳遞方程基本理論 19

2.1 輻射傳遞方程的一般積分形式解 19

2.2 DRESOR法求解輻射傳遞方程的推導(dǎo) 20

2.3 DRESOR數(shù)性質(zhì)及計(jì)算方法 25

2.3.1 DRESOR數(shù)性質(zhì) 25

2.3.2 各向同性散射介質(zhì)中DRESOR數(shù)的計(jì)算 26

2.3.3 各向異性散射介質(zhì)中DRESOR數(shù)的計(jì)算 32

2.4 DRESOR法計(jì)算一維灰性各向同性散射介質(zhì)中輻射傳遞 35

2.4.1 計(jì)算算例介紹 35

2.4.2 計(jì)算結(jié)果分析 36

2.5 DRESOR法計(jì)算一維灰性各向異性散射介質(zhì)中輻射傳遞 38

2.5.1 結(jié)果驗(yàn)證 38

2.5.2 DRESOR數(shù)分布 44

2.5.3 輻射強(qiáng)度分布 48

2.6 本章小結(jié) 54

參考文獻(xiàn) 55

第3章 DRESOR法求解梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞問(wèn)題 57

3.1 梯度折射率介質(zhì)內(nèi)DRESOR法介紹 57

3.1.1 能束追蹤及DRESOR數(shù)的計(jì)算 59

3.1.2 DRESOR法求解線(xiàn)性梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞 61

3.1.3 黑體壁面的線(xiàn)性梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射傳遞分析 65

3.2 一維周期性梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞的DRESOR法求解 71

3.2.1 DRESOR法求解周期性梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞 71

3.2.2 周期性梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射傳遞分析 75

3.3 耦合BRDF表面的梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞問(wèn)題 78

3.3.1 BRDF模型簡(jiǎn)介 78

3.3.2 耦合BRDF壁面梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞求解 82

3.3.3 BRDF表面對(duì)輻射傳遞的影響分析 86

3.4 本章小結(jié) 94

參考文獻(xiàn) 95

第4章 迭代DRESOR法 97

4.1 迭代DRESOR法介紹 97

4.1.1 迭代DRESOR法計(jì)算過(guò)程 97

4.1.2 鏡反射邊界處理 99

4.2 迭代DRESOR法求解黑體邊界問(wèn)題 100

4.3 迭代DRESOR法求解漫-鏡反射邊界問(wèn)題 102

4.4 鏡反射邊界對(duì)輻射傳遞的影響 104

4.4.1 鏡反射邊界對(duì)輻射強(qiáng)度的影響 105

4.4.2 鏡反射邊界對(duì)輻射熱流的影響 109

4.5 本章小結(jié) 112

參考文獻(xiàn) 112

第5章 瞬態(tài)DRESOR法 114

5.1 DRESOR法求解瞬態(tài)輻射傳遞方程 114

5.2 單脈沖或簡(jiǎn)單波形脈沖入射計(jì)算 116

5.2.1 瞬態(tài)DRESOR數(shù)計(jì)算介紹 116

5.2.2 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 121

5.2.3 瞬態(tài)輻射強(qiáng)度分布 122

5.2.4 瞬態(tài)投入輻射及熱流分布 124

5.3 非均勻散射介質(zhì)中瞬態(tài)RTE求解的DRESOR法 125

5.3.1 DRESOR法求解非均勻介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳遞 126

5.3.2 DRESOR法計(jì)算結(jié)果討論 127

5.3.3 雙峰分布存在條件討論 131

5.4 DRESOR法求解瞬態(tài)梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞 135

5.4.1 DRESOR法求解過(guò)程介紹 135

5.4.2 截?cái)喔咚姑}沖入射梯度折射率介質(zhì)的DRESOR法求解 137

5.4.3 DRESOR法計(jì)算結(jié)果與討論 139

5.5 本章小結(jié) 140

參考文獻(xiàn) 141

第6章 DRESOR法對(duì)平行入射輻射問(wèn)題的研究 143

6.1 DRESOR法求解平行入射輻射傳遞方程介紹 143

6.1.1 一個(gè)簡(jiǎn)單工況的計(jì)算公式 145

6.1.2 平行光入射條件下DRESOR數(shù)的計(jì)算 147

6.1.3 空間立體角的離散方法 147

6.1.4 輻射強(qiáng)度的計(jì)算 149

6.2 DRESOR法計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 151

6.3 DRESOR法計(jì)算結(jié)果及討論 153

6.3.1 DRESOR數(shù)分布 153

6.3.2 輻射強(qiáng)度分布 155

6.3.3 輻射熱流分布 157

6.4 本章小結(jié) 159

參考文獻(xiàn) 160

第7章 二維DRESOR法研究 161

7.1 DRESOR法對(duì)二維輻射傳遞問(wèn)題的研究 161

7.1.1 二維矩形區(qū)域內(nèi)DRESOR法求解公式 161

7.1.2 計(jì)算結(jié)果與討論 165

7.2 耦合BRDF的二維DRESOR法 171

7.2.1 BRDF模型選取及模型參數(shù) 172

7.2.2 耦合BRDF壁面二維梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞求解 173

7.2.3 耦合BRDF壁面二維矩形介質(zhì)模型 174

7.2.4 計(jì)算結(jié)果與討論 175

7.3 本章小結(jié) 179

參考文獻(xiàn) 180

第8章 三維DRESOR法 181

8.1 三維DRESOR法介紹 181

8.1.1 DRESOR法基本理論 181

8.1.2 三維系統(tǒng)中輻射強(qiáng)度計(jì)算 182

8.2 輻射強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果 184

8.3 計(jì)算時(shí)間比較 186

8.3.1 不同方向數(shù)輻射強(qiáng)度計(jì)算 186

8.3.2 不同發(fā)射源系統(tǒng)輻射強(qiáng)度計(jì)算 187

8.4 本章小結(jié) 189

參考文獻(xiàn) 189

第9章 柱坐標(biāo)下DRESOR法 190

9.1 柱坐標(biāo)下DRESOR法 190

9.1.1 圓柱坐標(biāo)系下均勻折射率介質(zhì)中DRESOR法的求解 190

9.1.2 梯度折射率介質(zhì)中圓柱坐標(biāo)系下DRESOR法的求解 197

9.2 耦合BRDF的柱坐標(biāo)下DRESOR法 200

9.2.1 BRDF模型選取及模型參數(shù) 200

9.2.2 耦合BRDF壁面二維圓柱介質(zhì)模型 203

9.2.3 計(jì)算結(jié)果與討論 203

9.3 本章小結(jié) 209

參考文獻(xiàn) 210

第10章 ES-DRESOR法 211

10.1 ES-DRESOR法基本理論 211

10.1.1 關(guān)于DRESOR數(shù)線(xiàn)性方程組的建立 211

10.1.2 方程的離散和系數(shù)的計(jì)算 214

10.2 一維冷黑邊界平行平板系統(tǒng)中ES-DRESOR法 216

10.2.1 DRESOR數(shù) 216

10.2.2 方向輻射強(qiáng)度 217

10.2.3 投入輻射和輻射熱流 218

10.2.4 計(jì)算時(shí)間比較 219

10.3 一維漫射邊界平行平板系統(tǒng)中ES-DRESOR法 221

10.3.1 DRESOR數(shù) 221

10.3.2 方向輻射強(qiáng)度 222

10.3.3 投入輻射和輻射熱流 223

10.3.4 計(jì)算時(shí)間比較 224

10.4 三維立方體系統(tǒng)中ES-DRESOR法 225

10.4.1 DRESOR數(shù) 226

10.4.2 方向輻射強(qiáng)度 227

10.4.3 輻射熱流 230

10.4.4 計(jì)算時(shí)間比較 230

10.5 本章小結(jié) 234

參考文獻(xiàn) 235

第11章 基于DRESOR法的輻射成像模型及其逆求解 236

11.1 應(yīng)用于燃燒檢測(cè)的輻射成像模型 236

11.2 溫度場(chǎng)與輻射特性參數(shù)解耦重建原理 240

11.3 二維系統(tǒng)溫度分布與輻射特性參數(shù)同時(shí)重建模擬 242

11.3.1 計(jì)算模型 242

11.3.2 計(jì)算結(jié)果分析 244

11.4 熱態(tài)試驗(yàn)爐三維溫度場(chǎng)與輻射參數(shù)同時(shí)重建試驗(yàn)結(jié)果 254

11.4.1 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)條件 254

11.4.2 試驗(yàn)結(jié)果 255

11.5 本章小結(jié) 262

參考文獻(xiàn) 263 2100433B

在高溫工業(yè)設(shè)備中，輻射換熱是一種主要的傳熱方式，準(zhǔn)確地計(jì)算輻射換熱量對(duì)于高溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備監(jiān)測(cè)及安全優(yōu)化運(yùn)行有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，在利用輻射圖像法進(jìn)行溫度場(chǎng)測(cè)量等逆問(wèn)題分析過(guò)程中，輻射傳遞過(guò)程的計(jì)算是逆問(wèn)題求解的前提。本書(shū)致力于介紹一種適用對(duì)象廣、計(jì)算效率高的高方向分辨率輻射強(qiáng)度計(jì)算方法——DRESOR法。本書(shū)系統(tǒng)介紹DRESOR法的原理及其用于處理不同的輻射問(wèn)題，包括一維/多維各向同性和異性散射、梯度折射率介質(zhì)、瞬態(tài)輻射傳遞等，全面分析DRESOR法的計(jì)算精度及效率，并把它應(yīng)用于基于圖像處理的燃燒檢測(cè)技術(shù)中。本書(shū)充分說(shuō)明DRESOR法是一種能有效處理各種復(fù)雜輻射傳熱問(wèn)題的高效可靠求解方法。

①直接法

②定義法

③相關(guān)點(diǎn)法

④向量

電路的狀態(tài)變量分析連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解

求解狀態(tài)方程有時(shí)域和變換域兩種解法，此處以變換域求解為例介紹其求解方法。

（a）矩陣形式的狀態(tài)方程為：

其中I是n×n的單位矩陣。如果(sI-A)是可逆的，則有

對(duì)上式進(jìn)行拉普拉斯反變換得：

（b）輸出方程的一般形式為：

（c）系統(tǒng)函數(shù)

當(dāng)

所以系統(tǒng)函數(shù)矩陣為：

矩陣H(s)第l行第k列元素Hlk(s)確定了系統(tǒng)第k個(gè)輸入對(duì)第l個(gè)輸出的貢獻(xiàn)。

電路的狀態(tài)變量分析離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解

（a）已知離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程為：

將上式兩邊取z變換，得：

對(duì)上式進(jìn)行逆反變換得：

（b）輸出方程的一般形式為

求曲線(xiàn)方程的步驟如下：

（1）建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，用有序?qū)崝?shù)對(duì)（x,y）表示曲線(xiàn)上任意一點(diǎn)M的坐標(biāo)；

（2）寫(xiě)出適合條件的p（M）的集合P={M|p(M)}；

（3）用坐標(biāo)表示條件p(M)，列出方程f(x,y)=0；

（4）化方程f(x,y)=0為最簡(jiǎn)形式；

（5）驗(yàn)證(審查)所得到的曲線(xiàn)方程是否保證純粹性和完備性。

這五個(gè)步驟可簡(jiǎn)稱(chēng)為：建系、設(shè)點(diǎn)、列式、化簡(jiǎn)、驗(yàn)證 。