文档介绍：中国工程热物理学会学科类别:传热传质学
学术会议论文编号:123058
长条形与次圆形模拟月壤颗粒吸收和散射特性的研究
赵瑢,朱克勇,黄勇
(北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191)
(Tel: 01082338498, E-Mail: huangy_zl@)
非球形颗粒的辐射特性是当今辐射研究领域的一个热点。颗粒的外形的复杂性使得其辐射具有极强的方向性,而若此时依然采用传统的球形简化模型套用Mie理论,必将使得计算结论偏差很大。
对非球形颗粒辐射特性的计算方法主要有T-Matrix,DDA,VIEM,FDTD等。然而这几种方法在针对大粒子的研究中均存在不同程度的缺陷。通常在讨论大粒子的辐射时,可以采用几何光学近似的方法将入射辐射分解为几何光学射线,通过Snell定律和Fresnel定律追踪射线的轨迹从而计算得到粒子的辐射特性。光线追踪法具有形象直观、物理概念清晰等优点,它只对空间位置进行离散,对空间立体角不进行离散而直接积分,计算精度较高,尤其特别适合处理复杂界面辐射特性。
本研究提取模拟月壤颗粒中最常见的长条形及次圆形颗粒作为研究对象,采用光线追踪法建立了辐射能量在两种非球形粒子中的传输模型。计算粒子在角度变换的单色平行光及漫射光照射的条件下的独立散射及吸收特性,在讨论颗粒自身尺度参数及光学特性作用的基础之上,拟合了两种颗粒的散射相函数,对比并分析了月壤的外形变化对粒子的辐射特性的影响。计算对比结果表明,在平行光入射时,颗粒的表面反射率会随着粒子球形度的降低而逐渐升高。在平行光照射下,当组成颗粒的微球半径比及球心距发生变化时,非球形粒子的吸收率随着入射角度的变化均呈现出不同的规律。
图1 长条形颗粒吸收率随入射角度的变化
图2次圆形颗粒吸收率随入射角度的变化
关键词:非球形粒子, 模拟月壤, 辐射传热, 光线追踪法