蒙特卡洛法求解多維非均勻介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳輸.pdf

1、皮秒和飛秒級別超短脈沖激光器的誕生帶動了許多工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。對超短脈沖激光在介質(zhì)中的傳輸機(jī)理以及所引起的熱物理現(xiàn)象的深入認(rèn)識,是在工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。瞬態(tài)輻射傳輸區(qū)別于穩(wěn)態(tài)輻射傳輸,在介質(zhì)中必然存在獨(dú)特的物理現(xiàn)象,尤其在非均勻介質(zhì)中。
　　非均勻介質(zhì)廣泛存在于自然界和工程應(yīng)用中,典型的非均勻介質(zhì)有渾濁介質(zhì)、多層介質(zhì)、梯度折射率介質(zhì)等,如生物組織、航天器多層防護(hù)結(jié)構(gòu)、大氣和海水。很多領(lǐng)域均涉及該種介質(zhì)的瞬態(tài)輻射傳輸求

2、解問題,至今仍存在許多難點(diǎn)。
　　本文針對多維吸收、發(fā)射、散射非均勻介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳輸問題開展數(shù)值研究。應(yīng)用改進(jìn)的蒙特卡洛法建立了二維非均勻矩形介質(zhì)輻射傳輸模型,并將杜哈梅疊加原理引入到求解方案,結(jié)合時域輻射傳遞因子的概念求解時域輻射信息。
　　本文研究內(nèi)容主要如下:
　　(1)建立二維非均勻矩形介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳輸?shù)拿商乜迥Ｐ?將其分別等效為一維均勻平板、一維多層介質(zhì)、一維梯度折射率介質(zhì)和二維均勻介質(zhì)進(jìn)行瞬態(tài)輻射計(jì)算,將

3、結(jié)果與已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證,并解釋相關(guān)物理現(xiàn)象。
　　(2)建立二維多層介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳輸模型,計(jì)算矩形介質(zhì)的瞬態(tài)輻射信息,并考慮各層交界面處鏡漫反射特性對輻射信息的影響,以及反照率、折射率、光學(xué)厚度等光學(xué)特性對多層介質(zhì)時域輻射信息的影響。
　　(3)在二維多層介質(zhì)瞬態(tài)輻射傳輸模型的基礎(chǔ)之上引入多層逼近的的思想,建立二維梯度折射率介質(zhì)內(nèi)的瞬態(tài)輻射傳輸模型,考慮折射率單向?qū)訝钭兓蛷较蛘易兓瘜r域輻射信息的影響,以及折射率、反