Monte-Carlo方法在黑体空腔有效发射率计算中的应用

采用Monte-Carlo法对圆柱型等温空腔的有效发射率进行计算,对影响空腔有效发射率的一些因素进行了分析,并讨论了腔壁材料的光谱发射率对空腔有效发射率的影响,为黑体空腔的设计计算提供理论计算依据。     

烧蚀材料光谱发射率测量及高温总发射率计算

采用辐射能量法测量了三种烧蚀材料的中温光谱发射率，提出了由所测中温光谱发射率计算烧蚀材料的高温发射率的方法，此外，还推导了由不同波段的发射率计算材料总发射率的公式。     

带锥口圆柱内锥腔的发射率

用斯托克斯理论和曲线积分,推导了在漫散发射和反射假设下,均匀和非均匀带锥口圆柱内锥腔的逐点有效发射率分布和积分腔发射率的计算方法和公式。其结果己用于点源黑体的腔型选择和有效发射率的计算。     

固定发射率辐射温度计校准中的温度修正计算方法

主要对固定发射率的辐射温度计在校准时如何进行发射率偏差引起的温度修正值的计算方法进行了讨论。针对一般的修正计算涉及到在工作波段内对Planck公式进行复杂的积分运算,提出了引入有效波长的处理方法,大大简化了修正计算过程。在用有效波长对较宽波段(例如8μm~14μm)进行处理时发现,对于宽波段,同样也存在着一个有效波长,用该有效波长替代复杂的波段积分计算,可以使得对该波段的研究计算简化。采用有效波长的处理方法与积分处理方法相比较,处理结果符合性很好,证明了引入有效波长概念的处理方法是正确的。     

基于多光谱测温优化的材料光谱发射率测量

针对高温材料红外光谱发射率测量中样品表面温度难以准确测量的问题,提出了直接使用光谱仪测量得出样品表面的光谱辐射能量信息,选取其中合适的光谱波段利用多光谱测温方法得到样品表面温度,进而计算出材料的光谱发射率.分析了多光谱测温中发射率模型的阶次和测量波段选取对测温准确度的影响,给出了温度计算的稳健算法,并对其主要不确定度的来源进行了评定.在1 100 K左右温度下以不锈钢材料进行实验验证,得出温度引起的光谱发射率相对不确定度在2～20 μm范围内低于2%,满足红外隐身和辐射测温等领域的要求,适合于导热性能差的材料或涂层材料的高温光谱发射率测量.     

黑体空腔不等温性对辐射温度计校准结果影响的计算分析

针对常用的圆柱型无盖黑体空腔,分别计算了在对工作波长为单波长(1μm,1.6μm)、波段(3~5)μm、(8~14)μm的辐射温度计进行校准时,由于空腔的不等温性引起的积分发射率变化对校准结果造成的辐射温度偏差。计算结果表明,黑体空腔实际存在的不等温性引起的辐射光谱偏离理想黑体辐射对校准结果造成的偏差是不容忽略的,对于每一个具体的黑体辐射空腔,都要对其不等温对校准结果的影响予以考虑。     

航天器用低温多层隔热性能计算方程

航天器常用有效发射率表征多层的隔热性能，其经验值范围为0.02~0.04，经验值仅与多层单元数有关，不随温度变化。有效发射率经验值的适用条件是多层的热面温度约-10℃~50℃，多层的冷面不照太阳。使用条件偏离得越多，有效发射率的经验值导致的计算偏差就越大。针对该问题，提出采用辐射项加导热项的混合传热模型，取代传统的纯辐射模型，并给出了方程中导热项系数和辐射项系数的计算方法。以国产10单元多层为例，给出了方程系数的详细计算过程，该系数已用于工程实际。用多种工况验证了该方程的准确性，并阐述了纯辐射模型导致较大偏差的问题根源。采用混合传热模型使高温/低温区的计算偏差从20℃降低至5℃。混合传热模型比纯辐射模型更适于描述多层的传热过程。最后，研究了选取多层隔热性能热平衡试验工况的原则。     

一种交互式测量发射率的高温计

本文讨论了用交互式非接触高温计直接测量有效波长发射率,以便实现对物体温度更精确的测量。当前,所有的高温计或者要求操作人员输入发射率,或者要假定被测物体的发射率是不变的。在温度测量中,这样的假设是冒险的,很可能导致相当大的误差和不确定度。     

氧气A(0,0)波段气辉体发射率和临边辐射强度模拟与分析

临近空间大气参数如温度、密度、风场等对预报模型精度及航天器运行安全等有较大的影响，而气辉的辐射模拟是大气参数反演的重要过程.本文基于光化学模型计算了氧气A（0，0）波段气辉的体发射率和临边辐射强度.基于氧气A（0，0）波段气辉的光化学反应机制、大气动力学和光化学反应理论，建立产生O₂（b1Σ_g+）的光化学模型.计算气辉体发射率，基于临边探测几何路径进行气辉辐射强度模拟.体发射率计算结果与AURIC模型结果的辐射值及辐射高度均一致.基于计算和模拟结果，对氧气A波段气辉体发射率和辐射强度的影响因素进行了分析.      

三波长辐射温度计

采用辐射法测量物体表面真实温度的最大困难是被测材料表面的发射率难测。三波长辐射温度计能消除发射率对测温的影响,尤其是对抛光表面的测温。本文基于推导多波长辐射温度计的理论,推出了一种三波长辐射测温法的新关系式,并建立了三波长辐射温度计的数学模型。     

低温辐射计吸收腔研制

针对高灵敏度低温辐射计研制需求,提出一种低温辐射计吸收腔.设计椭球面光阑的多次反射结构,同时采用扩散焊工艺,进而实现了椭球面光阑、斜口—斜底圆柱腔和斜底面三部分的焊接成形,以此形成有效光陷阱,使入射到吸收腔中的辐射被近似完全吸收.制备具备多孔结构的碳纳米管涂层,采用喷涂为主的工艺实现腔体内壁涂层的均匀性分布.基于积分球...     

临近空间环境下封闭方腔内耦合换热特性

以临近空间浮空器载荷舱为应用背景,对复杂热边界条件下含热源的三维封闭方腔内自然对流、表面辐射和导热的耦合问题进行了数值模拟。综合考虑对流换热、长波辐射、太阳辐射等因素的影响,建立了临近空间热环境模型。通过Fluent软件用户自定义函数（UDF）引入外部非定常的辐射-对流耦合热边界条件,对腔内换热特性的昼夜变化进行研究,并分析了腔壁厚度、发射率和导热系数对其的影响。数值结果表明,腔内平均温度昼夜变化很小,约为12.9 K,但温度场分布随太阳方位变化而变化;腔内对流换热较弱,同一时刻最大温差约为71.3 K;腔壁热阻和发射率增加会削弱自然对流的强度。      

锥形腔高能量激光能量计后向散射问题研究

高能量激光能量的准确计量对于相关研究至关重要。量热法是测量高能量激光能量的一种有效方法,其中涉及到的入射激光在能量计吸收腔内的后向散射总能量,是一个关键参量,它的准确测定与计量,将大大提高高能量激光能量计量的准确性。依据能量计内表面与入射激光相互作用的光学定律,详细推导了锥形吸收腔内入射激光光束能量的分布函数,并结合复化辛普森数值计算方法,分析和讨论了吸收腔结构一定时,环形和矩形两种不同光斑形状的高能量激光在锥形能量计吸收腔开口处的后向散射光功率密度分布和后向散射总功率以及它们对能量测量结果的影响。     

异型封闭腔辐射几何学问题

讨论了解决异型封闭腔辐射几何学问题的几种方法:异型封闭腔内,表面间可见性的判断方法;优化异型封闭腔角系数计算的方法;确定异型封闭腔内定向辐射的壁面辐射源的方法.计算了两种结构喷管封闭腔内的角系数,并从角系数的互换性和完整性定理验证了方法的正确性和有效性,为异型封闭腔的辐射计算解决了几何问题.     

A quantitative model for comet nucleus topography

Topography of the surface of a comet nucleus is likely rough at all scales smaller than the mean effective radius. We present a flexible and easily scalable model for quantitative calculations simulating the effects of comet nucleus topography on gas release and dust mantle evolution. The topographic features we describe must be large enough (typically> 10 m) so that they will not erode in one orbit of the nucleus around the Sun. The maximum effective size of a hill is about 1/√2 times the effective radius of the nucleus. If it is larger, then an ellipsoidal shape of the nucleus is more appropriate. The procedure described here also permits for inhomogeneous composition of the topographic features, leading to locally different rates of gas production (e.g., jet-like features and filaments) or different thicknesses of the dust mantle. It also can give rise to different temperature patches, locally varying albedos and emissivities, and may explain the formation of permanent dust mantles.