在高溫工業(yè)設(shè)備中，輻射換熱是一種主要的傳熱方式。準確地計算輻射換熱量對于高溫系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備監(jiān)測及安全優(yōu)化運行有重要的指導(dǎo)意義。同時，在利用輻射圖像法進行溫度場測量等逆問題分析過程中，輻射傳遞過程的計算是逆問題求解的前提。本書致力于介紹一種適用對象廣、計算效率高的高方向分辨率輻射強度計算方法--DRESOR（DistributionsofRatiosofEnergyScatteredOrReflected）法。本書系統(tǒng)介紹了DRESOR法的原理及其用于處理不同的輻射問題（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），全面分析了DRESOR的計算精度及效率，并把它應(yīng)用于基于圖像處理的燃燒檢測方法中。本書充分說明DRESOR法是一種能有效處理各種復(fù)雜輻射傳熱問題的高效可靠求解方法。
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目錄
前言
主要符號表
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 本書安排 12
參考文獻 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)的計算 26
2.3.3 各向異性散射介質(zhì)中DRESOR數(shù)的計算 32
2.4 DRESOR法計算一維灰性各向同性散射介質(zhì)中輻射傳遞 35
2.4.1 計算算例介紹 35
2.4.2 計算結(jié)果分析 36
2.5 DRESOR法計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)果驗證 38
2.5.2 DRESOR數(shù)分布 44
2.5.3 輻射強度分布 48
2.6 本章小結(jié) 54
參考文獻 55
第3章 DRESOR法求解梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞問題 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)的計算 59
3.1.2 DRESOR法求解線性梯度折射率介質(zhì)輻射傳遞 61
3.1.3 黑體壁面的線性梯度折射率介質(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)輻射傳遞問題 78
3.3.1 BRDF模型簡介 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表面對輻射傳遞的影響分析 86
3.4 本章小結(jié) 94
參考文獻 95
第4章 迭代DRESOR法 97
4.1 迭代DRESOR法介紹 97
4.1.1 迭代DRESOR法計算過程 97
4.1.2 鏡反射邊界處理 99
4.2 迭代DRESOR法求解黑體邊界問題 100
4.3 迭代DRESOR法求解漫-鏡反射邊界問題 102
4.4 鏡反射邊界對輻射傳遞的影響 104
4.4.1 鏡反射邊界對輻射強度的影響 105
4.4.2 鏡反射邊界對輻射熱流的影響 109
4.5 本章小結(jié) 112
參考文獻 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 單脈沖或簡單波形脈沖入射計算 116
5.2.1 瞬態(tài)DRESOR數(shù)計算介紹 116
5.2.2 計算結(jié)果驗證 121
5.2.3 瞬態(tài)輻射強度分布 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法求解過程介紹 135
5.4.2 截斷高斯脈沖入射梯度折射率介質(zhì)的DRESOR法求解 137
5.4.3 DRESOR法計算結(jié)果與討論 139
5.5 本章小結(jié) 140
參考文獻 141
第6章 DRESOR法對平行入射輻射問題的研究 143
6.1 DRESOR法求解平行入射輻射傳遞方程介紹 143
6.1.1 一個簡單工況的計算公式 145
6.1.2 平行光入射條件下DRESOR數(shù)的計算 147
6.1.3 空間立體角的離散方法 147
6.1.4 輻射強度的計算 149
6.2 DRESOR法計算結(jié)果驗證 151
6.3 DRESOR法計算結(jié)果及討論 153
6.3.1 DRESOR數(shù)分布 153
6.3.2 輻射強度分布 155
6.3.3 輻射熱流分布 157
6.4 本章小結(jié) 159
參考文獻 160
第7章 二維DRESOR法研究 161
7.1 DRESOR法對二維輻射傳遞問題的研究 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 計算結(jié)果與討論 175
7.3 本章小結(jié) 179
參考文獻 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)中輻射強度計算 182
8.2 輻射強度計算結(jié)果 184
8.3 計算時間比較 186
8.3.1 不同方向數(shù)輻射強度計算 186
8.3.2 不同發(fā)射源系統(tǒng)輻射強度計算 187
8.4 本章小結(jié) 189
參考文獻 189
第9章 柱坐標下DRESOR法 190
9.1 柱坐標下DRESOR法 190
9.1.1 圓柱坐標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)中圓柱坐標系下DRESOR法的求解 197
9.2 耦合BRDF的柱坐標下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 計算結(jié)果與討論 203
9.3 本章小結(jié) 209
參考文獻 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)線性方程組的建立 211
10.1.2 方程的離散和系數(shù)的計算 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 方向輻射強度 217
10.2.3 投入輻射和輻射熱流 218
10.2.4 計算時間比較 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 方向輻射強度 222
10.3.3 投入輻射和輻射熱流 223
10.3.4 計算時間比較 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 方向輻射強度 227
10.4.3 輻射熱流 230
10.4.4 計算時間比較 230
10.5 本章小結(jié) 234
參考文獻 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)用于燃燒檢測的輻射成像模型 236
11.2 溫度場與輻射特性參數(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)同時重建模擬 242
11.3.1 計算模型 242
11.3.2 計算結(jié)果分析 244
11.4 熱態(tài)試驗爐三維溫度場與輻射參數(shù)同時重建試驗結(jié)果 254
11.4.1 試驗裝置及試驗條件 254
11.4.2 試驗結(jié)果 255
11.5 本章小結(jié) 262
參考文獻 263
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