一、表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热（论文文献综述）
魏琳扬[1]（2020）在《梯度折射率介质光热信息模拟及参数辨识》文中研究指明介质成分、密度、温度的非均匀性以及克尔效应、电致伸缩等作用会导致介质折射率的连续、非均匀分布,形成梯度折射率。由Fermat原理可知,光线在梯度折射率介质内沿曲线传播,会出现折射和全反射现象,导致辐射传输过程十分复杂。随着科学研究的深入,梯度折射率介质光热辐射传输在光学系统设计、医学成像诊断、大气遥感探测、光纤通信等工程领域中的重要作用逐渐受到重视,迫切需要精确模拟梯度折射率介质内光热能量传输特性,深入了解光热信息传输规律。其核心是研究梯度折射率介质的光热信息模拟和光热参数辨识,光热信息模拟的本质是光热辐射传输的精确求解,目前基于离散辐射传输方程的数值方法存在假散射和射线效应且方向离散不灵活等缺点,无法实现任意方向辐射信息的高分辨率精确求解,而高分辨率辐射信息的准确计算是进行光热参数辨识的前提,因此亟需发展新的适用于求解复杂梯度折射率介质内任意方向辐射强度的求解技术。参数辨识的本质是基于边界光热辐射传输测量信息重建梯度折射率、吸收系数、散射系数等物性参数场,梯度折射率介质的参数辨识属于典型的非线性及不适定性反问题,涉及多参数场协同重建,需要解决重建过程中的病态性、多值性等一系列问题。为此,本文围绕梯度折射率光热辐射特性和参数辨识开展相关研究,主要内容包括以下五个方面:发展了一种基于有限体积法的广义源项多流法。首先利用有限体积法求出介质内的源项分布,然后根据要求解的辐射强度方向,由龙格库塔射线踪迹法反向追踪确定光线在介质内部的传输路径,沿光线传输轨迹积分就可以得到对应的辐射强度,从而对半透明梯度折射率介质方向辐射信息进行求解。发展了一种基于辐射传递因子的积分方程法。采用反向蒙特卡洛法计算辐射传递因子数据库,利用辐射传递因子解决其复杂的积分问题,既简化了积分方程的积分过程,又保留了积分方程的精度。同时介质物性不变的情况下,辐射传递因子数据库只需要计算一次,因而又具有较高的计算效率,可以高效灵活地求解方向辐射信息。基于群体智能优化理论,建立了光热参数反演模型,对半透明介质空间相关和温度相关的折射率和吸收系数进行反演。引进了两种常见的群体智能优化算法（随机微粒群算法SPSO和教与学算法TLBO）,并对其进行了改进从而提高其计算精度和计算效率。并根据敏感性分析,提出了两步反演模型,实现了折射率和吸收系数的同时反演。针对群体智能优化算法无法实现多参数场协同重建及效率低下的问题,基于梯度下降优化理论,建立光热参数场重建模型,对半透明介质的梯度折射率场、吸收系数场及散射系数场进行了重建。引进了求解光滑非线性规划问题的序列二次规划算法（SQP）,采用罚函数降低其对初始解的依赖。基于激光辐照半透明梯度折射率介质瞬态辐射导热耦合换热模型,分别对吸收系数和散射系数场、吸收系数和梯度折射率场进行了重建研究,并发展了混合SPSO-SQP算法和两步重建模型,实现了多参数场协同重建。针对多参数场同时重建存在串扰及未知参数干扰的问题,基于光线弯曲传输理论,建立光线传输模型,根据Fermat原理（光线偏转与梯度折射率的关系）对梯度折射率场进行重建,再根据Bouguer定律（光线衰减与吸收系数的关系）对吸收系数场进行重建,该重建方案既避免了多参数场同时重建的串扰问题,又消除了其他未知参数对梯度折射率和吸收系数重建的影响,从而实现折射率场和吸收系数场的精确重建。
文爽[2]（2020）在《基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构》文中提出参与性介质普遍存在于航空航天、能源动力等高新技术领域,例如,再入飞行器的热防护材料、航空发动机的高温陶瓷部件、航天飞机的光学窗口、太阳能集热器和涡轮发动机的隔热防护层等均属于参与性介质。为保证上述设备的安全高效运转,往往需要对其表面热流和内部温度分布进行近实时甚至是实时监测,但绝大多数情况下,由于表面恶劣的换热环境,基于现有的直接测量手段对上述设备边界瞬态热流和内部温度分布进行快速精确测量几乎是不可能的,必须通过间接手段（反演技术）重建得到。目前,边界时变热流和内部温度场的近实时甚至实时重建研究主要集中在纯导热领域,而参与性介质边界时变热流和内部温度分布的重建研究主要为基于传统梯度算法和随机搜索算法的离线方式。因此,亟需发展精确、强鲁棒性参与性介质边界时变热流场及内部温度场同时在线重建方法。本文围绕参与性介质边界时变热流场和内部温度场同时近实时甚至实时重建这一主题,分别引入适用于线性系统的标准卡尔曼滤波技术、适用于弱非线性系统的扩展卡尔曼滤波技术以及适用于强非线性系统的无迹卡尔曼滤波技术对上述问题展开研究。主要工作可以概括为以下几个方面:基于实时重建卡尔曼滤波理论,对标准卡尔曼滤波技术、扩展卡尔曼滤波技术和无迹卡尔曼滤波技术等在线重建算法进行了详细理论推导,同时概述了广泛用于导热反问题的标准卡尔曼滤波耦合递归最小二乘方法,分别采用标准卡尔曼滤波技术及其耦合算法对纯导热问题中的边界瞬态热流场和内部温度场进行了实时重建,并基于实验测量的温度信息,对所提出算法的有效性和可靠性进行了验证。针对光热物性参数不随温度变化的参与性介质内的辐射导热耦合换热问题,基于参与性介质的边界温度信息,分别采用标准卡尔曼滤波技术和标准卡尔曼滤波耦合递归最小二乘法对均匀折射率介质表面边界时变热流和内部温度分布进行了实时重建。结果表明,标准卡尔曼滤波方法的稳定性及适用范围远超耦合算法。在此基础上,基于标准卡尔曼滤波技术构建了梯度折射率介质边界时变热流和内部温度分布实时重建模型。针对参与性介质光热物性参数与温度相关的问题,分别基于标准卡尔曼滤波技术和扩展卡尔曼滤波技术构建了二维非线性辐射导热耦合换热中边界时变热流场及内部温度场的同时重建模型,结果表明标准卡尔曼滤波不能对上述参数进行精确重构。此外,基于扩展卡尔曼滤波技术和无迹卡尔曼滤波技术实现了非线性辐射相变耦合换热中边界瞬态热流、内部温度场及相界面的同时实时重建,结果表明扩展卡尔曼滤波技术仅能有效求解弱非线性问题。在此基础上,基于无迹卡尔曼滤波技术对参与性介质光热物性参数、温度场和边界热流进行了重建研究,发现若对上述参数进行同时实时重建至少需要两个位置的测量信息。为提高重建结果的精度和稳定性,引入利用未来一小段时间内测量信息的平滑技术,基于未来一小段时间内的温度信息,采用无迹卡尔曼滤波技术耦合固定区间平滑技术对非线性辐射导热耦合换热中的边界时变热流和内部温度分布进行了近实时重建,重建结果表明引入固定区间平滑技术之后,重建边界热流的时滞性和稳定性及重建温度分布的精度均得到显着改善。通过分析未来温度信息对重建结果的影响,发现仅距预测点未来一小段时间内的温度信息有利于提高重建精度和稳定性。
李洋[3]（2019）在《高孔隙泡沫材料的孔尺度光谱辐射传输特性研究》文中研究说明高孔隙开孔泡沫材料是一种轻质的新型高效换热介质,在太阳能高温热利用、电子器件冷却、高效强化换热、高温储热等技术领域具有广泛的应用需求和发展前景。在高温应用中,泡沫材料内的辐射传输规律与特性对系统技术性能起着关键作用。目前对此类过程的复杂热辐射输运机理与特性缺乏深入研究,尚未掌握辐射能量与孔隙结构的细观作用机制,缺乏高温辐射特性数据及可靠的预测方法,从而制约了高孔隙泡沫材料的高温应用与相关新技术的发展。本文针对耐高温高孔隙开孔泡沫材料的孔隙尺度辐射传输问题,开展孔隙结构的参数化仿真重建、孔隙尺度辐射传输数值建模与机理分析、辐射特性参数预测及实验测量、双尺度耦合分析等研究。采用SEM和μ-CT技术获取镍泡沫和氧化铝泡沫的形貌图像及结构特征数据,统计常用的结构表征参数。采用Voronoi元胞模型对这两类泡沫材料进行参数化结构仿真重建,并进一步对泡沫骨架的典型肋筋进行更细致的结构描述。在上述研究基础上,针对基材不透明（金属）和半透明（陶瓷）两类泡沫材料,在几何光学假设下,采用MCRT法,分别建立孔隙尺度辐射传输的模拟方法和辐射特性参数求解模型,编制计算程序,进行可靠性验证。进一步,针对MCRT计算量大的问题,基于空间剖分算法,构造孔隙尺度辐射传输模拟的加速求解技术。基于μ-CT扫描结构,分析镍泡沫板的发射和反射辐射特性的孔隙尺度特征。基于参数化重建的泡沫仿真结构,计算分析材料的衰减系数、散射反照率、散射相函数等介质辐射特性参数,拟合预测关联式;预测镍、铜泡沫材料的高温介质辐射特性。利用FTIR光谱仪,测量镍泡沫的法向-法向透射比;结合积分球,测量镍泡沫的法向-半球透射比/反射比数据;通过测量数据与孔隙尺度模拟结果、关联式预测结果的对比,验证泡沫仿真结构和孔隙尺度辐射传输模拟方法的可靠性。将孔隙尺度辐射传输模拟应用于高温镍泡沫的等效黑体温度分析,并考察连续尺度模拟方法的可靠性。针对基材半透明的泡沫材料的μ-CT扫描结构,模拟分析氧化铝单肋筋和泡沫板的表观辐射特性。基于参数化表征的泡沫仿真结构,从孔隙尺度计算获取介质辐射特性参数、建立预测关联式;基于关联式,预测氧化铝、氧化锆两种陶瓷泡沫的高温介质辐射特性参数。实验测量氧化铝泡沫的法向-法向透射比、法向-半球透射比/反射比数据,验证半透明肋筋泡沫材料辐射传输的孔隙尺度模拟和预测关联式的可靠性。针对高孔隙泡沫材料辐射传输的孔隙尺度模拟计算效率低、而连续尺度模拟无法直接反映孔隙结构依赖性的问题,提出求解基材不透明和半透明泡沫材料辐射传输的双尺度耦合模拟方法。将该模拟方法分别应用于镍泡沫和氧化铝泡沫的辐射传输分析,发现能够在一次模拟中同时获得孔隙尺度和连续尺度的辐射传输信息,并大幅度提高计算效率。通过本文研究,发展了泡沫材料仿真结构的参数化表征方法;建立了半透明肋筋泡沫材料内辐射传输的孔隙尺度分析模型和模拟方法;构建了高效求解金属泡沫与陶瓷泡沫内辐射传输的双尺度耦合模拟方法;预测了镍、铜、氧化铝等典型泡沫材料的高温辐射特性数据;明确了这些泡沫材料辐射特性与其基材辐射性质、孔隙结构参数之间的定量依变关系。上述研究,为深入认识高孔隙泡沫材料的孔隙结构及辐射传输机理、预测泡沫材料的高温辐射特性参数提供了理论基础和分析方法。
王丹丹[4]（2019）在《辐射传热蒙特卡洛法计算精度的精确评价及数值试验研究》文中认为辐射传热是能源动力、航空航天等领域的基础问题。热辐射数值计算方法做为辐射传热问题的主要研究方式逐渐显现出重要地位和作用。蒙特卡洛方法（Monte Carlo Method,MCM）可以精确地处理光谱特性、非均匀介质、各向异性散射及复杂几何形状等复杂辐射计算问题,已经成为解决辐射传热问题的主要数值方法之一。蒙特卡洛方法是统计模拟方法,其计算结果不可避免会引入统计误差。随着蒙特卡洛法在热辐射数值模拟计算应用范围的不断扩展,如何定量分析和评估其计算结果的误差及精度已成为关注的焦点,建立公认的数值误差分析和精度评估方法成为蒙特卡洛法主要研究内容之一。揭示蒙特卡洛统计误差出现的机理,准确把握多种因素对计算精度和计算效率的影响,可为蒙特卡洛数值模拟方法可靠性评价及其应用扩展提供参考。辐射温度平衡条件下蒙特卡洛法计算辐射传热问题的精度评估分析。将密闭辐射传热系统设置为等温和辐射平衡态,以此为基础提出一种直接地精确评价辐射传热蒙特卡洛法计算精度的方法。针对固定不变且均匀分布的表面和空间介质辐射特性,研究了单元发射能束数（the number of energy bundles,NEB）,离散网格密度（the mesh density level,MDL）和介质单向单网格平均光学厚度（the mean optical thickness per element,MOTE）等因素对辐射传递蒙特卡洛法计算精度的影响。MOTE是评估表面热通量计算误差的关键尺度参数:对于不同的网格密度MDL和系统的光学厚度,如果MOTE变化不大,那么使用相同NEB蒙特卡洛计算误差水平也不会发生显着变化。分别建立蒙特卡洛计算表面热通量和空间热通量散度的最小误差与NEB之间的比例关系。若在可接受的成本下设定要达到的辐射传热计算误差水平为1.0%,则表面单元最小NEB为3000,空间单元最小NEB为750。对辐射传热系统表面发射率和参与介质的散射反照率等物理条件的变化引入的误差进行评估,对多种辐射特性条件下蒙特卡洛法计算热辐射的精度进行定量评价。介质散射反照率的变化对热辐射计算精度的影响不大。当MOTE小于0.1时,表面发射率从0.1增大至0.9,表面和空间热通量最小计算误差水平会增大3到4倍左右,但与MOTE的关联不大;运用双线性拟合法分别建立表面和空间单元最小误差值与两个独立的影响因素（能束数和表面发射率）的双线性函数关系,便于根据计算误差水平的要求选择合适的空间离散网格密度和蒙特卡罗计算能束数。两种特殊的温度非平衡态辐射传热的蒙特卡洛计算精度评估。立方体密闭腔内部温度在空间分布不均匀造成辐射非平衡状态,表面单元辐射热通量和/或空间体积单元辐射热通量散度在介质光学厚度极限薄或极限厚条件下出现极限收敛值,将之作为极限条件下辐射热通量的精确值。通过分析极限收敛值和蒙特卡洛法计算结果的偏差得到非平衡状态下蒙特卡洛法的计算精度。当介质光学厚度低于0.001左右时,表面和空间单元计算误差保持在最小误差水平;而能束数的变化直接影响到最小计算误差水平的高低。当能束数每增加两个数量级时,计算误差会降低一个数量级。当能束数达到10000能束时,表面辐射热通量最小计算误差达到1.0%,计算精度达到期望精度值。对于空间辐射热通量散度计算要达到可接受精度所需的最小能束数在3000能束左右。对蒙特卡洛法的计算效率进行定量分析。蒙特卡洛法计算时间和计算精度有紧密联系。能束数NEB每增加一个数量级,计算时间将增加约一个数量级。网格密度每增加一倍,计算时间也会增加约10倍。当网格密度和单元发射能束数固定不变时,蒙特卡洛法计算时间受到表面发射率、介质散射反照率及光学厚度的影响;MOTE小于0.1时,蒙特卡洛法计算时间仅仅与表面发射率的大小有关,随着表面发射率的增大而减少;MOTE大于0.1,蒙特卡洛法计算时间受到介质散射反照率以及光学厚度的影响,计算时间随着介质散射反照率的增大而增加,而光学厚度增大会导致计算时间下降,此时表面发射率对计算时间的影响不大。蒙特卡洛模拟计算过程要在最优性能基础上达到可接受精度,并不是无限制增加能束数减小计算误差,而是在最小能束数附近可获得,使计算成本和计算精度达到最佳平衡。
张顺德[5]（2018）在《光学窗口及泡沫材料的高温光谱辐射性质的实验测量研究》文中研究说明热辐射传输是以电磁波的形式进行能量传递,同时也是一种热光学信号传递方式。一些参与热辐射能量传递、热光学信号传输的半透明材料的热光学特性在许多科学研究和工程技术中是不容忽视的。由于半透明材料内热辐射传输具有容积性和方向性的特点,所以往往需要做大量的实验测量和定量分析来揭示材料内部的热辐射行为。研究半透明材料的介质热辐射特性,实质上是热辐射反问题研究。该类热辐射反问题研究涉及半透明试件的表观热辐射特性测量、实验的模拟计算、以及介质热辐射参数的反演辨识。研究过程是一个融合实验测量和数值模拟的热辐射领域非常重要的基础性研究课题。研究结果可以广泛的支撑涉及能量容积式分布、热光学信号传输的技术应用和科学研究领域。针对典型的半透明材料,熔融SiO2,Al2O3单晶和Al2O3多晶泡沫陶瓷,本文进行了表观特性的测量方法、高温热辐射测量装置、透射和反射特性的测量及不确定度分析,以及介质热辐射物性的反演辨识等方面的研究。利用半透明介质的表观辐射特性具有容积性和方向性的特点,针对窗口类纯吸收性材料,提出了多厚度测量法和叠层界面测量方法,解决了同时在高透光谱区和半透明光谱区获取各种不同高温透射、反射特性的问题。针对高孔隙开孔泡沫材料,提出了多厚度测量法和多维几何效应测量法,实现了在强散射光谱区获取各种具有较高信噪比的高温透射、反射特性的目的。讨论了多厚度测量法和叠层界面法的适用范围,以及圆柱型、圆球型、圆锥型试件对方向-方向透射和反射特性的三维几何效应。研制了高温红外连续光谱方向-方向透射和反射特性实验系统,测量温度范围300-1800K,光谱范围0.85-25?m。设计了预真空-氩气高温加热装置,可以形成最大温差小于10K的均温区。采用均温区对试件进行加热,克服了试件温度梯度对测量结果的影响。开发了可热态旋转的试件支架,该支架由步进电机和计算机控制,旋转范围±180o,旋转精度0.01o。试件旋转,配合加热室侧壁上固定位置的测量孔,可以实现高温方向-方向透射和反射特性的测量。基于傅立叶光学原理,以及对高温杂光的产生和传输的分析,推导了高温方向-方向透射和反射特性的测量模型,可以有效地减小“杂光噪声”和“零漂噪声”对FTIR光谱仪输出的光谱图的污染。采用绝对标定法,利用Thorlabs提供的标准ZnSe试件对测量模型中的仪器函数进行了标定,并分析了仪器函数的光谱分布特点。测量了熔融SiO2、Al2O3单晶窗口材料和Al2O3多晶泡沫陶瓷材料,并进行了不确定度分析,结果表明测量不确定度小于0.005。分析了典型试件的各种高温方向-方向透射和反射特性测量数据,其中,SiO2窗口材料的光谱测试范围为0.85-5.0?m,温度测试范围300-1800K;Al2O3单晶窗口的光谱测试范围0.85-7.0?m,温度测试范围300-1800K;Al2O3多晶泡沫材料的光谱测试范围0.85-3.0?m,温度测试范围300-1200K。开发了改进的遗传算法反演辨识程序,加入了指数编码、小生境遗传、最优保存策略等高级遗传技术。反演获得了测试材料的折射率、吸收指数、衰减系数、散射反照率等高温光谱介质热辐射物性参数。发现了SiO2窗口材料在1.4?m、2.2?m和2.75?m附近的吸收带随温度升高的非单调变化规律。发现了Al2O3单晶窗口的高透射截止波长随温度升高向短波方向移动的规律。发现了Al2O3多孔泡沫材料在0.85-3.0?m的散射反照率接近于1的强散射特点。
唐佳东[6]（2018）在《半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究》文中进行了进一步梳理半透明介质相变过程广泛存在于能源利用、材料加工、航空航天等领域,如太阳能热化学反应、液滴燃料燃烧、等离子喷涂、导弹尾喷焰粒子辐射、飞行器热防护、光纤制备等等。半透明介质相变过程是一个强非线性的,复杂的多场耦合问题,涉及辐射导热耦合作用、热光效应、相变潜热的吸收和释放、相变界面的移动,还可能涉及材料体积膨胀、收缩及大变形等现象。分析相变过程中这些效应和行为机制对相关工程应用具有重要意义。本文围绕半透明介质相变过程光热特性和容积变化问题,从算法实现、特性规律、实验研究等几个方面展开研究。主要目的是建立相变过程光热特性和容积变化的数理模型,发展一套适合模拟固液相变问题的辐射-导热-相变一体化算法,通过数值模拟和实验,研究相变过程中光热特性和容差特性规律,为实际应用提供支撑。在算法实现方面,首先基于等效热容法形式的能量方程,结合辐射传输方程,建立了半透明介质相变过程光热特性的数理模型,给出处理相变潜热的等效热容法修正方案;从无网格再生核粒子法（RKPM）的基本理论出发,根据再生条件获得核函数修正函数的系数,构造能量方程和辐射传输方程的配点型RKPM离散格式,发展了多维均匀折射率介质辐射导热耦合RKPM算法,给出了在RKPM算法中辐射、热边界条件的施加方案;针对辐射场求解过程中施加Dirichlet边界条件的困难,根据能量平衡原则,通过边界布置虚拟粒子来处理辐射传递过程,给出了多维半透明、不透明辐射边界条件的RKPM离散格式;进一步,考虑到介质光学特性参数会随温度、相态、空间位置变化,进而影响能量传递过程,基于梯度折射率辐射传输方程,采用一阶差分处理角度再分配项,采用RKPM直接离散折射率梯度项,建立了变折射率介质RKPM算法;为探讨球形粒子在相变过程中的热量传递过程,建立了球坐标系下的RKPM辐射导热耦合算法,基于解析解和数值算例对上述算法的精度和有效性进行分析;最后,针对固液相变过程中材料体积膨胀和收缩问题,根据密度变化,对RKPM粒子支持域和空间位置进行再分配,给出了考虑介质体积变化的RKPM处理方案,实现了RKPM框架下辐射-导热-相变一体化算法。在半透明介质相变过程光热特性规律研究方面,论文重点开展了辐射导热耦合作用以及热光效应对相变进程的影响机制分析;通过对角域和三维凝固问题的模拟,研究了相变传热过程中的辐射导热耦合作用,分析了多维RKPM一体化算法的误差和收敛性,考察了各种热物性参数、热边界条件对介质相变进程中的温度、相变界面、液相率、辐射热流等参数的影响;对定温相变过程和非定温相变过程热光效应的影响进行了模拟,重点讨论介质折射率随空间变化对凝固过程的影响;针对轻水反应堆中熔融燃料与冷却剂的相互作用问题,模拟了毫米级尺寸的Corium和Alumina球形颗粒在水蒸气中的凝固过程,分析了Corium粒子吸收系数变化以及Alumina粒子光学常数随温度和光谱变化引起的热光效应对相变传热过程的影响。在半透明介质相变过程容差特性规律与应用研究方面,重点围绕低熔点烷烃材料相变过程容积变化影响因素、规律特性开展了理论和实验研究。论文首先通过正十八烷的熔化/凝固过程数值模拟和红外辐射诱发熔化实验,分析了体积变化对正十八烷相变过程的影响;进而设计了单向凝固实验装置,对考虑容积变化的RKPM算法进行了验证,初步分析了典型烷烃凝固过程的体积收缩规律;同时基于单向熔化实验装置,研究了不同压力、加热表面温度下烷烃的熔化过程,分析斯忒藩数和压力对熔化液膜热流密度的影响。搭建了固液相变容积变化的水浴测量装置,对常见低熔点烷烃类材料固液相变容差规律进行循环实验研究,获得了单一烷烃和二元混合烷烃在定温和变温水浴条件下总体积变化率的时间特性数据。为改善烷烃材料传热特性,制备了烷烃/膨胀石墨复合相变材料,进一步研究复合相变材料传热特性和体积变化规律。最后,论文对相变过程容差效应在能量储存和转换中的应用进行了探讨,对相变容差驱动发电系统关键部件——相变换热器的传热周期性进行了分析,获得了连续驱动发电条件下交替工作的相变换热器内工质熔化/凝固时间的匹配原则。设计了正十六烷相变容差驱动发电储能回路的原理验证样机,对相变蓄能过程进行实验研究,分析获得了不同换热条件、预充压力变化对蓄能器蓄能过程的影响,为相变容差驱动发电或做功提供设计依据。
孙双成[7]（2018）在《激光辐照下含异质体半透明介质光热参数场重建》文中进行了进一步梳理半透明介质广泛存在于航天器热防护材料、火箭发动机羽流、炉膛火焰、涡轮发动机耐高温组件等多个领域,日常生活中的水、玻璃、空气、生物组织等也都属于半透明介质的范畴。介质的光/热特性是光辐射传输分析、传热过程计算的理论前提,然而在很多情况下光/热特性无法直接测量,需要采用最优化理论重建得到。半透明介质光/热参数场重建对于半透明材料无损检测、生物组织医学成像、高温火焰燃烧诊断等具有重要的实际应用价值,深入开展半透明介质多宗量场重建研究具有深远的科学意义和广阔的应用前景。然而,目前在半透明介质光学参数场重建方面,仍存在成像质量差、计算效率低等问题,建立高效准确的光学参数场重建模型仍是目前亟待解决的技术难题。在光热参数场同时重建方面,目前国内外研究较为欠缺,测量信号关于光学参数和热物性参数敏感度相差较大导致同时重建误差大的问题尚未解决,亟需建立准确稳定的光热参数场同时重建模型。本文从激光与半透明介质的相互作用出发,对超短脉冲激光作用下半透明介质光学参数重建、脉冲激光加热下半透明介质光热参数同时重建及调制激光激励下半透明介质光热参数场快速同时重建进行系统的研究与分析。具体研究内容包括以下五个方面:首先,概述了求解辐射反问题的最优化理论,总结了群体智能优化算法及梯度优化方法在反问题求解中各自的优缺点;提出了改进磷虾群算法和改进群居蜘蛛优化算法,采用五个标准测试函数对比了各种智能算法的计算性能,结果表明改进磷虾群算法在计算精度和结果稳定性方面都明显优于其它算法;综述了梯度优化算法的基本求解思想,针对优化阶段后期计算速度下降的问题,引入了重启动共轭梯度法和携带Maratos效应应对策略的序列二次规划算法两种改进模型,提高了优化问题的求解效率。其次,研究了超短脉冲激光作用下半透明介质内时域辐射传输模型和频域辐射传输模型;分析了介质边界辐射响应信号与介质光学参数之间的敏感性关系,采用改进磷虾群算法重建了均匀半透明介质的光学参数,最大相对误差仅为0.02%;利用梯度优化算法重建了非均匀半透明介质内部光学参数场,对比了频域辐射传输伴随差分模型、频域辐射传输伴随方程模型和时域辐射传输伴随方程模型在光学参数场重建中的计算效率和精度,结果表明伴随方程法重建效率高于伴随差分法,时域辐射传输模型重建精度高于频域辐射传输模型,据此建立了基于时域辐射传输伴随方程法的高效、准确、稳定的光学参数场重建模型。再次,利用辐射源项耦合的方法描述了激光加热下半透明介质内的辐射导热耦合换热;采用改进磷虾群算法同时重建了均匀半透明介质的光热特性,并分析了测量误差对重建结果的影响,当测量误差增加至5%时,最大重建误差仅为2.51%,表明重建模型具有较强的鲁棒性;分析了边界测量信号对介质光热参数的敏感度,结果表明光响应信号对介质光学参数更敏感,而热响应信号主要对介质热物性参数敏感,在此基础上提出了多阶段优化策略,准确同时重建了非均匀半透明介质内吸收系数、散射系数和导热系数分布。然后,将锁相热成像技术引入到半透明介质光热参数场的反演,并与多阶段优化策略相结合,提出了更加高效的锁相定位重建方法,结果表明该方法可以大幅度提高光热参数场同时重建的计算效率和精度,并克服了传统优化方法对正则化约束的依赖性,具有更强的实用性;利用该技术准确重建了两种含异质体多孔陶瓷的吸收系数、散射系数和导热系数分布。最后,开展了半透明介质光热参数场重建的实验研究,重建了含异质体碳化硅陶瓷材料内吸收系数、散射系数和导热系数分布,结果表明理论模型和实验装置具有良好的可靠性;分析了异质体大小、深度、尺寸因子等几何参数对锁相热成像结果的影响,发现当尺寸因子小于2.0或探测深度达到5.0 mm以上时,难以根据锁相热成像结果准确地确定异质体位置;针对尺寸因子较小的测试样品,建立了异质体位置及光热参数联合重建的计算模型,准确重建了半透明介质光热参数分布。
张勇[8]（2016）在《参与性介质热辐射传输的自然元数值研究》文中认为辐射光束在半透明参与性介质中的传递过程由辐射传递方程描述。在不同的应用场合,辐射传递方程形式不同,具体包括稳态、瞬态标量辐射传递方程以及稳态、瞬态矢量辐射传递方程。目前发展了许多基于辐射传递方程离散的辐射换热数值求解方法,不同的方法各有其特点及适用场合。许多学者一直致力于探索一个计算精度高、求解速度快,能方便的与流体流动、燃烧反应等物理现象的模拟方便融合的辐射换热计算方法。自然单元法是基于自然邻近插值的无网格法,不依赖于网格,自然邻近插值计算得到的形函数满足插值性质,可以直接施加本质边界条件。因此自然元法兼具有限元法和无网格法的优点,又克服了两者的不足,是一种发展前景广阔的偏微分方程的数值求解方法。本文将自然元法应用于热辐射传输的数值模拟,建立了稳态、瞬态标量辐射传递方程,稳态、瞬态矢量辐射传递方程的自然元数值求解模型,对多维非均匀半透明介质内标量辐射传输、矢量辐射传输开展了系统深入的研究。自然元法基于自然邻近插值近似函数空间,自然邻近插值包括两类：Sibson插值和Laplace插值。本文采用自然邻近插值近似辐射强度场,分段常数积分格式离散立体角空间,伽辽金或最小二乘加权余量法离散辐射传递方程,建立了多维辐射传递方程的自然元求解方案。研究了自然元法的数值稳定性,数值实验表明,相较于伽辽金自然元法,最小二乘自然元法具有更强的数值稳定性。引入分离计算的思想,将辐射强度分为“壁面发射”和“介质漫射”两部分求解,有效的消除了壁面热负荷不均匀引起的辐射传递“射线效应”开展了二维折射率多层半透明介质内纯辐射换热的自然元数值研究。研究发现,由于界面两侧折射率不同,界面处的投射辐射力不连续。建立了漫反射半透明和漫反射不透明表面非线性传热边界条件的自然元离散模型,对二维复杂几何形状参与性介质内辐射-导热耦合换热开展研究。研究发现,两种界面特性下,温度场差异显着,在漫反射半透明界面条件下,由于环境辐射透射作用,靠近边界附近区域将出现温度峰值或谷值。将自然元法拓展应用于三维参与性介质内辐射换热的数值求解。自然元法计算结果与文献数据吻合很好,可以有效的应用于三维复杂形状参与性介质内热辐射传输的数值求解。建立了脉冲激光作用下,非均匀参与性介质内瞬态辐射传输的自然元数值求解方案。给出了漫射光辐射强度Fresnel界面关系式,发展了瞬态过程平行光辐射强度分布的数值求解方案,实现了具有Fresnel界面多层折射率介质内瞬态辐射传输的高效、高精度数值求解。在此基础上,对一维两层折射率介质内瞬态辐射传递开展研究。研究发现：由于界面对平行光的反射作用,反射信号出现周期性阶跃增强。研究了脉冲激光平行、漫射辐照下,二维均匀折射率介质内瞬态辐射传递。对脉冲激光漫射辐照下,二维梯度折射率介质内的瞬态辐射传递开展研究。研究发现：折射率的单调特性对时域反射信号影响显着。建立了多维非均匀介质内稳态矢量辐射传输的自然元求解模型。求解了不同粒子散射特性条件下一维均匀介质内矢量辐射传输问题。自然元法计算结果与文献数据吻合很好,可以有效的应用于求解不同散射条件下的矢量辐射传递问题。给出了漫射光Stokes矢量Fresnel界面线性插值格式,发展了任意多层折射率介质内平行光Stokes矢量分布的数值求解策略,实现了具有Fresnel界面的多层折射率介质内稳态矢量辐射传递问题的准确、高效自然元数值求解。在任意多层折射率模型基础上,通过设置层数足够多逼近梯度折射率介质,对梯射折射率介质内的稳态矢量辐射传输过程开展研究。研究发现,折射率分布的单调性对Stokes矢量分布特征影响显着。进一步将自然元法拓展应用于二维散射性介质内稳态矢量辐射传递的数值求解,对不同粒径下乳胶球悬浊水溶液的矢量辐射传输开展研究。建立了脉冲激光辐照下,非均匀介质内矢量辐射传输的自然元数值求解模型。通过对Mie散射介质内瞬态矢量辐射传输进行数值计算,并与文献蒙特卡洛法结果对比,验证了模型可靠性。在此基础上,对矩形脉冲激光作用下,Rayleigh散射、Mie散射、气溶胶粒子散射大气以及“大气一海洋”瞬态矢量辐射传输开展研究,并对时域透反射信号、偏振特性的时变特性进行分析。研究发现,不同散射条件下,时域透反射信号差异较大。研究了二维矩形介质内的瞬态矢量辐射传递问题,分析了时域透反射Stokes矢量信号以及边界处Stoke矢量热流密度随时间变化规律。
金子程[9]（2015）在《半透明复合结构的辐射—导热耦合传热特性》文中研究表明辐射—导热耦合传热是指当热辐射与热传导在同一时间,同一地点共同发生并相互影响,高温下半透明介质内的能量传递便是以热辐射与热传导耦合传热作为主要方式,如果仅考虑辐射传热或热传导,则会给传热问题的研究带来偏差。半透明介质在光学探测、太阳能利用、通讯领域和航天技术中具有重要应用价值,近年来,随着航天科技的发展,对热防护技术提出更高的要求,因此针对多层半透明介质内辐射—导热耦合传热问题的研究具有重要的意义。本文以基于有限体积法的开源计算程序库OpenFOAM为研究工具,对该程序库中的辐射计算模型进行改进,建立求解方法并进行计算分析,具体的研究内容主要包括以下几个方面:（1）采用有限体积法对能量方程以及辐射传递方程进行离散,并对温度进行联立求解;建立可以处理各项异性散射,进行分光谱求解的计算方法;建立包含镜反射、漫反射、半透明边界以及不透明边界等辐射边界条件;针对复合层内辐射—导热耦合传热问题,采用分区域求解方法,建立复合层界面条件,使介质层间的计算信息通过界面进行传递;（2）通过与相关文献进行对比,验证所建立计算方法的准确性,验证包括一维至三维问题、瞬态问题、光谱模型以及镜反射与漫反射等内容,分析结果表明了该计算方法正确性,同时具有广泛的适用性,为辐射导热—耦合传热问题的研究提供了有利的工具;（3）对三维复合结构半透明介质为研究对象,分析了辐射导热参数、镜反射与漫反射辐射边界条件、介质折射率、散射相函数与光谱辐射特性等因素对其辐射—导热耦合传热特性的影响。
张彪[10]（2014）在《激光作用下半透明介质光热信息模拟及反问题研究》文中认为半透明材料被广泛应用于各个领域，对其光学和红外特性的研究受到了国内外学者们的共同关注。典型的半透明介质有：水、冰、空气、玻璃、树脂、陶瓷、生物组织、多孔介质、弥散粒子系等，在激光与半透明介质的光热作用中，需要考虑介质中的热辐射影响。本文从激光作用下半透明介质光热信号模拟的正、反问题两个方面出发，对稳态辐射传输问题、瞬态时域辐射传输问题、频域辐射传输问题、辐射导热耦合换热问题、辐射相变耦合换热问题以及辐射反问题等进行了研究，具体包括以下五个方面的工作：1.综述了目前群体智能优化算法的发展，总结了群体智能优化算法的共同特征，介绍了几种常见群体智能优化算法的各自特点，重点阐述了微粒群算法和蚁群算法的思想和实现，并分别对量子微粒群算法、基于网格划分策略蚁群算法和基于概率密度策略蚁群算法提出了改进，通过标准测试函数说明了改进算法在反演精度、计算效率和算法稳定性等方面性能的提升。2.在有限体积法的基础上结合了源项多流法的思想，求解了一维、二维、三维半透明介质在漫射界面下的任意方向辐射强度，利用源项多流法的思想对有限体积法进行了两个方面的改进，即提出了一种更高精度的关联格式和一种不需要进行角度插值来处理多层镜射界面的有限体积法。3.对于辐射导热耦合换热问题，分别基于有效导热系数和辐射源项进行解耦处理，提出了一种求解多孔介质有效导热系数的方法，将基于网格划分的蚁群算法引入到辐射导热耦合换热反问题当中，通过测量边界上的温度和辐射热流反演了辐射导热耦合换热问题的散射系数、吸收系数分布、不均匀介质的界面位置；对于辐射相变耦合换热问题利用有限体积法分别求解了基于焓法能量方程和辐射传递方程，对有限体积法模型进行了对比验证，对控制方程进行了无量纲化处理，反演了斯蒂芬数和导热辐射参数。4.对于瞬态辐射传输问题，分别利用了有限体积法求解了时域和频域的辐射传递方程，将计算结果与蒙特卡洛法和间断有限元法进行了对比，分别将基于网格划分策略的蚁群算法和基于概率密度策略的蚁群算法引入到瞬态辐射反问题当中，通过测量边界上的透、反射信号反演了半透明介质的衰减系数、散射反照率、散射不对称因子等物性参数。5.基于时间相关单光子计数技术，搭建了脉冲激光作用下半透明介质透、反射信号测量的实验平台，并对测量系统进行了标定，通过制作已知物性的固态仿体，分析了本测量系统的误差来源与可靠性，最后利用该实验台对生物组织分别进行了离体测量和在体测量，利用实测的透反射信号反演了半透明介质的吸收和约化散射系数。
二、表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热（论文提纲范文）
（1）梯度折射率介质光热信息模拟及参数辨识（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 半透明介质辐射传输研究 |
| 1.2.2 梯度折射率介质辐射传输研究 |
| 1.2.3 半透明介质光热参数反演研究 |
| 1.2.4 梯度折射率介质光热参数反演研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于广义源项多流法的梯度折射率介质光热信息模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于有限体积的广义源项多流法 |
| 2.2.1 梯度折射率介质的光线轨迹求解技术 |
| 2.2.2 梯度折射率辐射传输方程 |
| 2.2.3 GSMFM数学理论及算法模型 |
| 2.3 梯度折射率介质任意方向辐射强度求解 |
| 2.3.1 GSMFM验证 |
| 2.3.2 一维梯度折射率介质 |
| 2.3.3 二维梯度折射率介质 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于辐射传递因子-积分方程法的梯度折射率介质光热信息模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 辐射传递因子-积分方程法数学原理 |
| 3.2.1 反向蒙特卡洛法数学模型 |
| 3.2.2 RDFIEM计算模型 |
| 3.3 RDFIEM验证及数值特性分析 |
| 3.3.1 均匀折射率介质辐射传输 |
| 3.3.2 梯度折射率介质辐射传输 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于智能优化理论的光热参数反演 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 智能优化理论及算法 |
| 4.2.1 改进的SPSO算法 |
| 4.2.2 改进的TLBO算法 |
| 4.3 光热参数反演 |
| 4.3.1 空间相关光热参数反演 |
| 4.3.2 温度相关光热参数反演 |
| 4.4 折射率和吸收系数反演实验研究 |
| 4.4.1 实验简介 |
| 4.4.2 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于梯度优化理论的光热参数场重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光热参数场重建模型 |
| 5.2.1 物理模型 |
| 5.2.2 正则化技术 |
| 5.2.3 序列二次规划算法 |
| 5.3 光热参数场重建分析 |
| 5.3.1 梯度折射率场重建 |
| 5.3.2 折射率场和吸收系数场联合重建 |
| 5.3.3 吸收系数场和散射系数场联合重建 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于光线传输理论的光热参数场重建 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 光线传输重建模型 |
| 6.2.1 物理模型 |
| 6.2.2 共轭梯度法 |
| 6.3 光热参数场重建分析 |
| 6.3.1 折射率场重建 |
| 6.3.2 吸收系数场重建 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 反向蒙特卡洛射线追踪概率模型 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 参与性介质内辐射导热耦合换热的研究现状 |
| 1.2.2 辐射导热耦合换热反问题研究现状 |
| 1.2.3 卡尔曼滤波技术及其在传热领域应用的研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 时变场参量在线重构的卡尔曼滤波方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.1 标准卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.2 扩展卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.3 无迹卡尔曼滤波技术理论 |
| 2.3 纯导热系统中边界时变高热流密度和温度场的实时重建 |
| 2.3.1 介质中导热模型 |
| 2.3.2 基于标准卡尔曼滤波技术的边界热流和内部温度场协同重建策略 |
| 2.3.3 导热问题中边界热流和温度场实时重建结果 |
| 2.4 卡尔曼滤波算法的实验验证 |
| 2.4.1 实验装置 |
| 2.4.2 反演实验条件 |
| 2.4.3 实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于KF技术的参与性介质温度场和边界热流实时重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均匀折射率介质边界时变高热流密度和内部温度场同时实时重建研究 |
| 3.2.1 均匀折射率介质内辐射导热耦合换热模型 |
| 3.2.2 基于KF技术的参与性介质边界热流和温度场协同重建策略 |
| 3.2.3 均匀折射率介质内重建结果分析 |
| 3.3 梯度折射率介质边界时变高热流密度和内部温度场同时实时重建研究 |
| 3.3.1 梯度折射率介质内的辐射导热耦合换热模型 |
| 3.3.2 梯度折射率介质内重建结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于EKF和 UKF技术的参与性介质多参数实时重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于EKF的二维非均匀参与性介质温度场和边界热流实时重建 |
| 4.2.1 二维非均匀介质内的辐射导热耦合换热模型 |
| 4.2.2 二维非均匀介质内重建结果分析 |
| 4.3 基于EKF和 UKF的辐射相变换热中时变物理量协同重建 |
| 4.3.1 参与性介质内辐射相变耦合换热模型 |
| 4.3.2 参与性辐射相变耦合换热模型验证 |
| 4.3.3 EKF和 UKF算法性能对比 |
| 4.4 基于UKF的参与性介质光热物性参数、边界热流及温度场重建研究 |
| 4.4.1 参与性介质光热物性参数重建 |
| 4.4.2 参与性介质光热物性参数、边界热流和温度场同时重建 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于平滑技术的参与性介质温度场与边界热流快速重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 平滑技术 |
| 5.2.1 固定点平滑技术 |
| 5.2.2 固定滞后平滑技术 |
| 5.2.3 固定区间平滑技术 |
| 5.3 基于RTS固定区间平滑技术的温度与热流协同重建策略 |
| 5.4 RTS固定区间平滑技术重建结果与分析 |
| 5.4.1 未来测量信息对重建结果时滞的影响 |
| 5.4.2 未来测量信息对重建结果稳定性的影响 |
| 5.4.3 结构参数对重建结果的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 标准卡尔曼滤波技术 |
| 附录B 线性RTS固定区间平滑技术 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）高孔隙泡沫材料的孔尺度光谱辐射传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 泡沫材料辐射传输的数值模拟研究现状 |
| 1.2.1 连续尺度研究 |
| 1.2.2 孔隙尺度研究 |
| 1.2.3 双尺度耦合研究 |
| 1.3 泡沫材料表观辐射特性的实验测量研究现状 |
| 1.3.1 常温测量研究 |
| 1.3.2 高温测量研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 泡沫材料辐射传输的孔隙尺度模拟方法 |
| 2.1 孔隙结构获取、分析、表征、重建 |
| 2.1.1 基于SEM技术的二维结构形貌获取与分析 |
| 2.1.2 基于μ-CT技术的三维结构形貌获取与分析 |
| 2.1.3 基于Voronoi镶嵌模型的元胞孔隙重构 |
| 2.1.4 孔隙结构与肋筋骨架的参数化表征与仿真建模 |
| 2.2 孔隙尺度辐射传输模拟方法及辐射特性求解模型 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 连续尺度辐射传输模拟方法 |
| 2.2.3 基材不透明泡沫的孔尺度辐射传输模拟方法 |
| 2.2.4 基材半透明泡沫的孔尺度辐射传输模拟方法 |
| 2.2.5 求解定向辐射特性的反向MCRT法 |
| 2.2.6 程序验证及结果对比 |
| 2.3 基于空间剖分的孔隙尺度辐射传输加速求解算法 |
| 2.3.1 空间剖分加速算法 |
| 2.3.2 加速算法验证及效果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基材不透明泡沫材料的光谱辐射特性 |
| 3.1 表观辐射特性分析 |
| 3.1.1 发射特性分析 |
| 3.1.2 反射特性分析 |
| 3.2 介质辐射特性分析 |
| 3.2.1 衰减系数 |
| 3.2.2 散射反照率 |
| 3.2.3 散射相函数 |
| 3.2.4 两种金属泡沫的高温辐射特性预测 |
| 3.3 定向透射光谱特性的实验测量及验证 |
| 3.3.1 测量原理与系统 |
| 3.3.2 测量系统校核及不确定度分析 |
| 3.3.3 镍泡沫法向透射测量及模拟验证 |
| 3.4 半球透射/反射光谱特性的实验测量及验证 |
| 3.4.1 测量原理与系统 |
| 3.4.2 测量系统校核及不确定度分析 |
| 3.4.3 镍泡沫半球透射/反射辐射特性测量及模拟验证 |
| 3.5 金属泡沫等效黑体温度分析 |
| 3.5.1 红外相机的测温模型 |
| 3.5.2 等效黑体温度的孔隙尺度特征 |
| 3.5.3 孔隙尺度与连续尺度模拟对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基材半透明泡沫材料的光谱辐射特性 |
| 4.1 表观辐射特性分析 |
| 4.1.1 氧化铝肋筋的表观辐射特性 |
| 4.1.2 氧化铝泡沫的表观辐射特性 |
| 4.1.3 表观辐射特性影响因素分析 |
| 4.2 介质辐射特性分析 |
| 4.2.1 衰减系数 |
| 4.2.2 散射反照率 |
| 4.2.3 散射相函数 |
| 4.2.4 基于μ-CT氧化铝泡沫结构的数值验证 |
| 4.2.5 两种陶瓷泡沫的高温辐射特性预测 |
| 4.3 实验测量验证及两类泡沫材料的比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 泡沫材料辐射传输的双尺度模拟分析 |
| 5.1 基材不透明泡沫材料辐射传输的双尺度耦合模拟 |
| 5.1.1 双尺度耦合模拟方法 |
| 5.1.2 辐射特性分析 |
| 5.2 基材半透明泡沫材料辐射传输的双尺度耦合模拟 |
| 5.2.1 双尺度耦合模拟方法 |
| 5.2.2 辐射特性分析 |
| 5.3 双尺度孔隙对陶瓷泡沫材料辐射特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）辐射传热蒙特卡洛法计算精度的精确评价及数值试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 蒙特卡洛法计算辐射传热的精度评估方法 |
| 2.1 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的基本原理 |
| 2.2 蒙特卡洛法模拟辐射传热的数学模型 |
| 2.3 辐射平衡蒙特卡洛法计算误差分析方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 辐射平衡条件下热辐射计算精度数值分析 |
| 3.1 计算的对象和条件 |
| 3.2 辐射传热量的精确值和计算值 |
| 3.3 网格密度与计算误差的随机性 |
| 3.4 固定辐射特性参数的计算精度 |
| 3.5 辐射特性参数变化时的计算精度 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 蒙特卡洛法计算辐射传热问题的效率分析 |
| 4.1 能束数和网格密度对计算时间的影响 |
| 4.2 表面发射率和介质散射反照率对计算时间的影响 |
| 4.3 蒙特卡洛计算的品质因子 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 两种特殊辐射非平衡态的蒙特卡洛计算精度评估 |
| 5.1 两个特殊的辐射非平衡状态的定义 |
| 5.2 光学薄极限介质辐射传热计算的精度评估 |
| 5.3 光学厚极限介质辐射传热计算的精度评估 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与建议 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 进一步的工作建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 作者在攻读博士学位期间的科研成果 |
（5）光学窗口及泡沫材料的高温光谱辐射性质的实验测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 半透明材料热辐射物性的特点 |
| 1.3 表观热辐射特性的实验研究现状 |
| 1.3.1 透射法 |
| 1.3.2 反射法 |
| 1.3.3 发射法 |
| 1.3.4 透射、反射、发射组合法 |
| 1.3.5 辐射-导热耦合法 |
| 1.3.6 高温热辐射实验的关键问题 |
| 1.4 表观热辐射特性的预测研究现状 |
| 1.5 热辐射反问题研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 窗口及泡沫材料的高温透射和反射特性的测量方法 |
| 2.1 双向透射比和反射比的测量原理 |
| 2.2 试件透射/反射比与介质辐射性质的关系 |
| 2.2.1 纯吸收性平板的透射比和反射比 |
| 2.2.2 吸收散射性平板的透射比和反射比 |
| 2.3 多厚度测量法 |
| 2.3.1 光学窗口材料的多厚度测量法 |
| 2.3.2 泡沫材料的多厚度测量法 |
| 2.4 叠层界面测量法 |
| 2.5 多维几何效应测量法 |
| 2.5.1 圆柱型试件的多维几何效应分析 |
| 2.5.2 圆球型试件的多维几何效应分析 |
| 2.5.3 圆锥型试件的多维几何效应分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高温连续光谱透射和反射特性的测量装置 |
| 3.1 试件的加热控温系统及温度特性 |
| 3.1.1 加热室的设计 |
| 3.1.2 加热室的温度特性 |
| 3.1.3 加热室的黑腔效应 |
| 3.2 试件姿态调整系统 |
| 3.3 光谱及光谱调制探测系统 |
| 3.3.1 干涉调频分光系统 |
| 3.3.2 光谱检测原理 |
| 3.4 高温透射与反射测量的检测信号分析模型 |
| 3.5 提高信噪比的方法 |
| 3.5.1 抑制杂散光 |
| 3.5.2 多次扫描 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 窗口及泡沫材料的光谱透射和反射特性测量及不确定度分析 |
| 4.1 实验系统的校准 |
| 4.2 红外窗口的光谱透射和反射特性 |
| 4.2.1 熔融SiO_2 窗口 |
| 4.2.2 Al_2O_3 单晶窗口 |
| 4.3 Al_2O_3 泡沫的光谱透射和反射特性 |
| 4.4 测量不确定度分析 |
| 4.4.1 测量不确定度的分析模型 |
| 4.4.2 透射和反射测量的不确定度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 窗口及泡沫材料的介质热辐射参数的反演辨识 |
| 5.1 MCRT法计算程序的检验 |
| 5.2 基于透射和反射特性测量数据的介质辐射物性反演方法 |
| 5.2.1 介质热辐射物性的反演模型 |
| 5.2.2 实验的透射和反射特性的理论预测 |
| 5.2.3 反问题的灵敏度分析 |
| 5.3 反演辨识算法 |
| 5.4 窗口及泡沫材料的介质热辐射参数 |
| 5.4.1 SiO_2 窗口的介质热辐射物性 |
| 5.4.2 Al_2O_3 窗口的介质热辐射物性 |
| 5.4.3 Al_2O_3 泡沫的介质热辐射物性 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 蒙特卡洛光线跟踪(MCRT)方法的概率模型 |
| 附录B 半透明界面的反射比 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 相变过程中光热特性研究现状 |
| 1.3 相变换热的数值模拟算法概述 |
| 1.3.1 辐射导热耦合传热数值方法分类 |
| 1.3.2 无网格再生核粒子法的研究现状 |
| 1.4 相变材料容差能利用研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 相变过程光热特性多维RKPM算法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相变过程中的控制方程 |
| 2.2.1 等效参数形式的能量方程 |
| 2.2.2 介质辐射传输方程 |
| 2.3 修正等效热容法 |
| 2.4 无网格RKPM基本理论模型 |
| 2.4.1 无网格法基本求解过程 |
| 2.4.2 RKPM基本数学模型 |
| 2.4.3 RKPM算法初步验证 |
| 2.5 控制方程的离散 |
| 2.5.1 介质辐射传输方程的RKPM离散格式 |
| 2.5.2 辐射导热耦合方程的RKPM离散格式 |
| 2.6 边界条件的施加 |
| 2.6.1 辐射边界条件的施加 |
| 2.6.2 边界粒子辐射能量关系式的离散 |
| 2.6.3 导热边界条件的施加 |
| 2.6.4 边界粒子导热能量关系式的离散 |
| 2.6.5 施加Dirichlet边界条件的有效性验证 |
| 2.7 RKPM辐射导热耦合算法验证 |
| 2.7.1 二维非稳态导热问题 |
| 2.7.2 二维稳态辐射导热耦合问题 |
| 2.7.3 相变过程中的辐射导热耦合问题 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 半透明介质相变过程光热特性模拟与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 角域凝固过程 |
| 3.2.1 算法误差和收敛性分析 |
| 3.2.2 物性参数对温度和液相率分布的影响 |
| 3.2.3 辐射导热耦合数对相变界面的影响 |
| 3.2.4 辐射导热耦合数对辐射热流的影响 |
| 3.3 三维辐射导热耦合传热过程 |
| 3.3.1 第一类边界条件下辐射导热耦合作用 |
| 3.3.2 复合边界条件下的辐射导热耦合作用 |
| 3.4 变折射率介质辐射导热耦合RKPM算法 |
| 3.4.1 变折射率介质耦合传热方程的RKPM离散 |
| 3.4.2 变折射率介质相变过程辐射导热问题模拟 |
| 3.5 球坐标系RKPM辐射导热耦合算法 |
| 3.5.1 球坐标系辐射导热耦合方程 |
| 3.5.2 球坐标系下耦合方程的离散 |
| 3.5.3 液滴瞬态凝固过程的模拟和算法验证 |
| 3.5.4 球壳辐射平衡问题的模拟和算法验证 |
| 3.6 金属氧化物粒子凝固过程模拟 |
| 3.6.1 Corium粒子在水蒸气中的冷凝过程 |
| 3.6.2 Al_2O_3粒子在水蒸气中的冷凝过程 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 低熔点烷烃固液相变容差效应算法与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固液相变过程中考虑体积变化的RKPM算法 |
| 4.2.1 考虑体积变化的RKPM处理方案 |
| 4.2.2 正十八烷体积膨胀/收缩过程分析 |
| 4.2.3 半透明边界条件下的正十八烷相变过程 |
| 4.2.4 热辐射诱发相变过程的实验与模拟 |
| 4.3 低熔点烷烃单向凝固实验 |
| 4.3.1 实验装置和误差分析 |
| 4.3.2 烷烃样品物性参数 |
| 4.3.3 实验结果与分析 |
| 4.4 低熔点烷烃单向熔化实验 |
| 4.4.1 实验装置和实验步骤 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 烷烃固液相变容差特性实验与容差利用分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 容差驱动设备用固液相变材料的选择 |
| 5.3 实验装置和方法 |
| 5.4 单一烷烃体积变化率测量 |
| 5.4.1 固定水温凝固过程中的体积收缩率 |
| 5.4.2 固定水温熔化过程中的体积膨胀率 |
| 5.4.3 变化水温熔化过程中的体积膨胀率 |
| 5.5 复合烷烃体积变化率测量 |
| 5.5.1 固定水温相变过程中的体积变化率 |
| 5.5.2 变化水温熔化过程中的体积膨胀率 |
| 5.6 烷烃材料传热性能的强化 |
| 5.6.1 烷烃/膨胀石墨复合材料的制备 |
| 5.6.2 烷烃/膨胀石墨复合材料体积变化率 |
| 5.7 容差驱动发电原理方案研究 |
| 5.7.1 容差驱动发电单元及工作过程 |
| 5.7.2 相变换热器结构和布置方案 |
| 5.7.3 容差驱动发电系统工作过程 |
| 5.8 容差驱动相变换热器传热过程分析 |
| 5.8.1 单管相变换热器对流换热过程模拟 |
| 5.8.2 相变换热器排列方式对传热的影响 |
| 5.8.3 换热器工作的周期性及工质熔化/凝固时间的匹配 |
| 5.9 容差驱动储能实验 |
| 5.9.1 实验装置和实验步骤 |
| 5.9.2 容差驱动蓄能过程分析 |
| 5.9.3 实验结果分析 |
| 5.10 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）激光辐照下含异质体半透明介质光热参数场重建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 超短脉冲激光在半透明介质内的辐射传输机理研究 |
| 1.2.2 激光作用下半透明介质内的辐射导热耦合换热研究 |
| 1.2.3 辐射传输及耦合换热反问题研究 |
| 1.2.4 半透明介质光/热参数场重建实验研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 求解辐射反问题的最优化理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于随机搜索的群体智能优化算法 |
| 2.2.1 磷虾群算法 |
| 2.2.2 群居蜘蛛优化算法 |
| 2.2.3 常用智能算法比较 |
| 2.3 基于目标函数求导的梯度优化算法 |
| 2.3.1 共轭梯度法 |
| 2.3.2 重启动共轭梯度法 |
| 2.3.3 序列二次规划算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超短脉冲激光作用下半透明介质光学参数重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 半透明介质内瞬态辐射传输模型 |
| 3.2.1 时域辐射传输模型 |
| 3.2.2 频域辐射传输模型 |
| 3.3 均匀半透明介质光学参数重建 |
| 3.3.1 均匀光学参数重建模型 |
| 3.3.2 正问题求解模型验证 |
| 3.3.3 光学参数敏感度分析 |
| 3.3.4 光学参数重建 |
| 3.4 非均匀半透明介质光学参数场重建 |
| 3.4.1 基于频域辐射传输伴随差分方法的光学参数场重建 |
| 3.4.2 基于频域辐射传输伴随方程方法的光学参数场重建 |
| 3.4.3 基于时域辐射传输伴随方程方法的光学参数场重建 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉冲激光加热下半透明介质光热参数同时重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 半透明介质内辐射导热耦合换热模型 |
| 4.3 均匀半透明介质光热参数同时重建 |
| 4.3.1 均匀光热参数同时重建模型 |
| 4.3.2 参数无量纲化 |
| 4.3.3 光热参数敏感度分析 |
| 4.3.4 光热参数同时重建 |
| 4.4 非均匀半透明介质光热参数场同时重建 |
| 4.4.1 光热参数场同时重建模型 |
| 4.4.2 敏感度分析 |
| 4.4.3 多阶段优化策略 |
| 4.4.4 多阶段优化重建结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 调制激光激励下半透明介质光热参数快速重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 锁相热成像技术 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 热波信号幅值和相位提取 |
| 5.3 锁相定位重建方法 |
| 5.4 锁相定位重建结果与分析 |
| 5.4.1 锁相定位重建模型 |
| 5.4.2 光热参数场快速重建 |
| 5.4.3 异质体参数影响分析 |
| 5.4.4 强散射性半透明介质光热参数场重建 |
| 5.5 多孔陶瓷材料光热参数场重建 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 半透明介质光热参数场重建实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验系统介绍 |
| 6.2.1 激光热源激励系统 |
| 6.2.2 光热信号采集系统 |
| 6.2.3 热波信号分析处理系统 |
| 6.2.4 测量平台及实验步骤 |
| 6.3 半透明介质光热参数场重建 |
| 6.3.1 物理模型描述 |
| 6.3.2 介质表面发射率测量 |
| 6.3.3 异质体尺寸影响研究 |
| 6.3.4 光热参数场重建结果 |
| 6.3.5 异质体光热特性和空间位置联合重建 |
| 6.3.6 圆形异质体光热参数重建 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 论文的创新之处 |
| 后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）参与性介质热辐射传输的自然元数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 自然元无网格法的研究 |
| 1.2.2 辐射-导热耦合换热的研究 |
| 1.2.3 瞬态辐射传输的研究 |
| 1.2.4 偏振辐射传输的研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 自然元及辐射传递方程基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自然元法基本理论 |
| 2.2.1 Voronoi图及Delaunay三角剖分 |
| 2.2.2 自然邻点 |
| 2.2.3 自然邻近插值 |
| 2.2.4 自然元形函数 |
| 2.2.5 自然元法和其他方法的区别 |
| 2.3 辐射传递方程 |
| 2.3.1 立体角空间的离散 |
| 2.3.2 辐射传递方程的自然元离散 |
| 2.3.3 数值算法稳定性 |
| 2.4 辐射-导热耦合换热能量方程及其自然元离散 |
| 2.4.1 辐射-导热耦合换热能量方程 |
| 2.4.2 自然元离散 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多维复杂参与性介质辐射换热 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维多层折射率介质内纯辐射换热 |
| 3.2.1 漫反射半透明界面辐射强度条件 |
| 3.2.2 内含圆形介质正方形区域 |
| 3.2.3 两层圆形介质 |
| 3.3 非线性边界条件下辐射-导热耦合换热 |
| 3.3.1 边界处理有效性验证 |
| 3.3.2 漫反射不透明边界 |
| 3.3.3 漫反射半透明边界 |
| 3.4 三维参与性介质内辐射换热 |
| 3.4.1 三维插值计算效率 |
| 3.4.2 三维自然元模型验证 |
| 3.4.3 复杂几何形状参与性介质内辐射换热 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉冲激光作用下非均匀介质辐射传输 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 瞬态辐射传递方程及其自然元离散 |
| 4.2.1 均匀折射率介质瞬态辐射传递方程 |
| 4.2.2 梯度折射率介质瞬态辐射传递方程 |
| 4.2.3 自然元离散 |
| 4.3 一维多层折射率介质内瞬态辐射传输 |
| 4.3.1 瞬态平行光辐射强度分布数值求解 |
| 4.3.2 漫射光辐射强度Fresnel界面条件 |
| 4.3.3 两层折射率介质内瞬态辐射传输 |
| 4.4 维参与性介质内瞬态辐射传输 |
| 4.4.1 均匀折射率介质内瞬态福射传输 |
| 4.4.2 梯度折射率介质内瞬态辐射传输 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 多维非均匀介质稳态矢量辐射传输 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 稳态矢量辐射传递方程及其自然元离散 |
| 5.2.1 稳态矢量辐射传递方程 |
| 5.2.2 自然元离散 |
| 5.3 一维参与性介质内稳态矢量辐射传输 |
| 5.3.1 等温吸收无散射大气 |
| 5.3.2 平行光辐照散射性大气 |
| 5.4 一维多层折射率介质内矢量辐射传输 |
| 5.4.1 漫射光Stokes矢量Fresnel界面条件 |
| 5.4.2 平行光Stokes矢量自然元数值求解 |
| 5.4.3 求解步骤 |
| 5.4.4 “大气-海洋”两层折射率系统 |
| 5.4.5 四层折射率介质 |
| 5.5 一维梯度折射率介质内稳态矢量辐射传输 |
| 5.5.1 模型验证 |
| 5.5.2 线性变化梯度折射率介质 |
| 5.5.3 正弦变化梯度折射率介质 |
| 5.6 二维参与性介质内稳态矢量辐射传输 |
| 5.6.1 二维模型验证 |
| 5.6.2 复杂几何形状参与性介质内稳态矢量辐射传输 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 脉冲激光作用下参与性介质偏振辐射传输 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 瞬态矢量辐射传递方程及其自然元离散 |
| 6.2.1 瞬态矢量辐射传递方程 |
| 6.2.2 自然元离散 |
| 6.3 一维参与性介质内瞬态矢量辐射传输 |
| 6.3.1 一维模型验证 |
| 6.3.2 Rayleigh散射大气 |
| 6.3.3 Mie散射大气 |
| 6.3.4 气溶胶粒子散射大气 |
| 6.3.5 “大气-海洋”两层折射率系统 |
| 6.4 二维参与性介质内瞬态矢量辐射传输 |
| 6.4.1 二维模型验证 |
| 6.4.2 复杂几何形状参与性介质内瞬态矢量辐射传输 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）半透明复合结构的辐射—导热耦合传热特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 单层介质辐射—导热耦合传热研究进展 |
| 1.2.2 多层介质辐射—导热耦合传热研究进展 |
| 1.2.3 有限体积法求解辐射传递问题的研究进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 数学模型与求解方法 |
| 2.1 数学模型 |
| 2.1.1 能量方程与热边界条件 |
| 2.1.2 辐射传递方程与辐射边界条件 |
| 2.1.3 界面条件 |
| 2.2 基于有限体积法的求解方法 |
| 2.2.1 能量方程与热边界条件的离散 |
| 2.2.2 辐射传递方程与辐射边界的离散 |
| 2.2.3 复合层结构的求解方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 计算方法准确性分析 |
| 3.1 单层问题准确性分析 |
| 3.1.1 镜反射与漫反射边界验证 |
| 3.1.2 二维瞬态问题验证 |
| 3.1.3 三维问题验证 |
| 3.2 复合层问题准确性分析 |
| 3.2.1 双层介质问题验证 |
| 3.2.2 谱带模型的验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 复合层结构传热特性分析 |
| 4.1 辐射导热参数的影响 |
| 4.2 镜反射与漫反射的影响 |
| 4.3 介质折射率的影响 |
| 4.4 各项异性散射相函数的影响 |
| 4.5 光谱辐射特性的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）激光作用下半透明介质光热信息模拟及反问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 激光作用下半透明介质辐射传输的理论研究 |
| 1.2.2 群体智能优化算法在辐射反问题求解中的应用 |
| 1.2.3 激光作用下半透明材料辐射特性的实验研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 求解辐射反问题的群体智能优化理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 群体智能优化算法概述 |
| 2.2.1 群体智能优化算法的基本思想 |
| 2.2.2 群体智能优化算法的各自特点 |
| 2.3 量子微粒群算法 |
| 2.3.1 标准微粒群算法的思想及实现 |
| 2.3.2 量子微粒群算法的基本原理 |
| 2.3.3 量子微粒群算法的改进模型 |
| 2.4 蚁群算法 |
| 2.4.1 原始蚁群算法的思想及实现 |
| 2.4.2 基于网格划分蚁群算法的原理和改进 |
| 2.4.3 基于概率密度蚁群算法的原理和改进 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 激光作用下半透明介质稳态辐射传输模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 源项多流法 |
| 3.2.1 基本概念 |
| 3.2.2 算法模型 |
| 3.2.3 任意方向辐射强度求解 |
| 3.3 有限体积法的改进 |
| 3.3.1 关联格式的调整 |
| 3.3.2 菲涅尔界面的处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光作用下半透明介质耦合换热及其反问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 辐射导热耦合换热及其反问题 |
| 4.2.1 基于有效导热系数的解耦处理 |
| 4.2.2 基于辐射源项的解耦处理 |
| 4.2.3 辐射导热耦合换热反问题 |
| 4.3 辐射相变耦合换热及其反问题 |
| 4.3.1 求解方案及控制方程 |
| 4.3.2 模型验证及无量纲化 |
| 4.3.3 辐射相变耦合换热反问题 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光作用下半透明介质瞬态辐射传输及其反问题 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 时域辐射传输及其反问题 |
| 5.2.1 瞬态辐射传递方程 |
| 5.2.2 有限体积法求解 |
| 5.2.3 瞬态辐射传输反问题 |
| 5.3 频域辐射传输及其反问题 |
| 5.3.1 频域辐射传递方程 |
| 5.3.2 有限体积法求解 |
| 5.3.3 频域辐射传输反问题 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 脉冲激光作用下半透明介质的瞬态辐射信号测量 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验原理和平台搭建 |
| 6.2.1 时间相关单光子计数原理 |
| 6.2.2 实验系统和设备介绍 |
| 6.3 信号测量和系统标定 |
| 6.3.1 实验设备的标定 |
| 6.3.2 标准仿体的制作 |
| 6.3.3 实验系统的校验 |
| 6.3.4 误差来源及可靠性分析 |
| 6.4 物性反演及结果分析 |
| 6.4.1 生物组织瞬态辐射信号的测量 |
| 6.4.2 生物组织光学参数的反演和分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热（论文参考文献）
- [1]梯度折射率介质光热信息模拟及参数辨识[D]. 魏琳扬. 哈尔滨工业大学, 2020
- [2]基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构[D]. 文爽. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]高孔隙泡沫材料的孔尺度光谱辐射传输特性研究[D]. 李洋. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [4]辐射传热蒙特卡洛法计算精度的精确评价及数值试验研究[D]. 王丹丹. 华中科技大学, 2019(03)
- [5]光学窗口及泡沫材料的高温光谱辐射性质的实验测量研究[D]. 张顺德. 哈尔滨工业大学, 2018
- [6]半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究[D]. 唐佳东. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [7]激光辐照下含异质体半透明介质光热参数场重建[D]. 孙双成. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [8]参与性介质热辐射传输的自然元数值研究[D]. 张勇. 哈尔滨工业大学, 2016(02)
- [9]半透明复合结构的辐射—导热耦合传热特性[D]. 金子程. 哈尔滨理工大学, 2015(06)
- [10]激光作用下半透明介质光热信息模拟及反问题研究[D]. 张彪. 哈尔滨工业大学, 2014(12)