介質(zhì)中球形顆粒輻射吸收及溫度場(chǎng)分布.pdf

1、顆粒被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，典型的含顆粒介質(zhì)如:大氣氣溶膠、隱身涂料、火箭尾噴焰等。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生光強(qiáng)衰減、波長(zhǎng)變小等，且顆粒與介質(zhì)也有著復(fù)雜的相互作用，所以輻照條件下，介質(zhì)環(huán)境中顆粒的吸收、散射是很多研究者關(guān)心的問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于吸收性介質(zhì)中的Mie理論，對(duì)介質(zhì)中顆粒的電場(chǎng)分布建立數(shù)理模型，以Ag在ZnS、H2O中為例，計(jì)算了顆粒受輻照時(shí)內(nèi)部的電場(chǎng)分布情況，并分別與Ag在真空中的電場(chǎng)分布進(jìn)行比較。在

2、本文計(jì)算范圍內(nèi)，尺度參數(shù)越小，顆粒內(nèi)的電場(chǎng)越往后部集中;尺度參數(shù)越大，電場(chǎng)越往前部集中。⑵以輻射吸收能為顆粒的內(nèi)熱源，基于數(shù)值傳熱學(xué)編程求解導(dǎo)熱微分方程，計(jì)算了Ag在ZnS中、Al2O3在H2O中受輻照時(shí)，顆粒橫截面的溫度分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粒徑與波長(zhǎng)主要影響溫度分布的形狀;輻照時(shí)間和強(qiáng)度主要影響溫度峰值的大小。⑶基于Mie理論建立單個(gè)顆粒受輻照的FDTD模型，并比較兩種方法的結(jié)果。借助FDTD軟件模擬納米Ag/Al2O3球殼顆粒在介質(zhì)H2O

3、中的輻射吸收特性。在本文計(jì)算范圍內(nèi)，小尺寸Ag顆粒的吸收特性比較強(qiáng);顆粒間距增大使得Ag顆粒的吸收特性減弱。核心Ag顆粒尺寸越小，介質(zhì)H2O的平均輻射吸收能密度越強(qiáng);H2O的輻射吸收效應(yīng)隨顆粒間距的增大整體趨勢(shì)逐漸升高。⑷采用磁控濺射加退火的實(shí)驗(yàn)方法制備顆粒復(fù)合介質(zhì)，以實(shí)驗(yàn)的方法間接證明了顆粒對(duì)入射輻射的電磁響應(yīng)會(huì)受顆粒大小、間距和介質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)說明，在基底上制備復(fù)合薄膜后，樣品的整體反射增加、透射減小、吸收增強(qiáng);復(fù)合薄膜受輻照時(shí)，輻