有限元求解二維梯度折射率材料內(nèi)輻射—相變耦合傳熱.pdf

1、半透明材料的熔化和凝固在工業(yè)過程中有重要的應(yīng)用，例如光學(xué)晶體的生長、半透明陶瓷的激光加工等。半透明材料是輻射吸收、發(fā)射、散射性介質(zhì)，內(nèi)部輻射在一定條件下將顯著影響相變過程，因此在其熔化和凝固過程中要考慮介質(zhì)內(nèi)部輻射的作用。半透明材料的相變過程不僅要考慮熱傳導(dǎo)，還需考慮熱輻射，因此半透明材料的相變物理過程及其數(shù)值求解變得十分復(fù)雜。
　　本文采用最小二乘有限元求解輻射傳輸方程，采用伽遼金有限元求解輻射—導(dǎo)熱及輻射—相變耦合傳熱能量方程

2、，研究了輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱特性及輻射—相變耦合傳熱特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　1)建立輻射—導(dǎo)熱穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)耦合傳熱模型的有限元離散模型；建立輻射—相變耦合傳熱的有限元離散模型。在輻射—相變耦合傳熱能量方程中，將相變潛熱項(xiàng)視為內(nèi)熱源項(xiàng)，并采用集中參數(shù)法對相變潛熱源項(xiàng)進(jìn)行離散。對輻射—相變耦合換熱方程進(jìn)行有限元離散時(shí)還需考慮變物性問題，即對熱物性參數(shù)進(jìn)行插值。
　　2)通過與文獻(xiàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證本文建立的輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱問題的

3、有限元離散模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，研究二維梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射—導(dǎo)熱耦合傳熱的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)溫度分布特征，詳細(xì)分析導(dǎo)熱—輻射參數(shù)、散射反照率、光學(xué)厚度、折射率分布及散射相函數(shù)對耦合傳熱的影響。
　　3)通過與文獻(xiàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證本文建立的輻射—相變耦合傳熱問題的有限元離散模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，研究梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射—相變耦合傳熱特性，分析熱輻射對相變傳熱，以及折射率分布、導(dǎo)熱—輻射參數(shù)、散射特性及相變潛熱對輻射—相變耦合傳熱的影