二維變折射率介質(zhì)輻射傳熱及表觀發(fā)射特性研究.pdf

1、典型的變折射率材料包含梯度折射率材料及多層半透明材料，其在自然界和實際工程中有著廣泛的應(yīng)用，如光子晶體的加工成型、光線在海水和大氣中的傳輸以及光學儀器的制造等。梯度折射率介質(zhì)內(nèi)由于光線彎曲傳遞及全反射的存在，導(dǎo)致輻射能量的分布與均勻折射率介質(zhì)完全不同，因此必然存在一些獨特的傳熱特性與現(xiàn)象。對于多層半透明介質(zhì)，子層界面處因折射率階躍存在復(fù)雜的反射和折射現(xiàn)象，亦會在介質(zhì)內(nèi)導(dǎo)致特殊的熱光學效應(yīng)。
　　本文采用蒙特卡洛法，針對二維雙向多層

2、和任意梯度吸收發(fā)射以及散射性灰介質(zhì)，研究在子層交界面鏡反射、壁面鏡或漫射條件下的輻射熱傳遞，求解得到介質(zhì)內(nèi)的溫度和熱流分布以及表觀發(fā)射率。
　　主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)基于二維均勻介質(zhì)輻射傳遞模型，將MCM擴展用于求解二維雙向多層介質(zhì)內(nèi)的熱輻射傳遞，建立二維矩形介質(zhì)內(nèi)雙向多層介質(zhì)輻射—導(dǎo)熱耦合換熱模型，在與文獻多層介質(zhì)結(jié)果對比驗證本文模型可靠性的基礎(chǔ)上，研究并詳細分析多層介質(zhì)折射率排列及反照率等參數(shù)對耦合換熱的影響。<

3、br>　　(2)在二維多層模型基礎(chǔ)上根據(jù)多層逼近思想，建立二維矩形介質(zhì)內(nèi)梯度折射率介質(zhì)耦合換熱模型。通過與文獻中梯度折射率介質(zhì)的輻射熱傳遞精確解對比，驗證本文模型的正確性和精度?？疾煅芯慷S矩形介質(zhì)四側(cè)壁面均半透明和均不透明兩種情況下的耦合換熱結(jié)果，以及折射率分布、光學厚度、不透明壁面黑度、反照率以及散射相函數(shù)等對梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射換熱的影響。
　　(3)采用多層逼近法和蒙特卡洛離散彎曲光線跟蹤法，結(jié)合基于方向輻射傳遞因子的反向