非球形顆粒系統(tǒng)輻射傳遞特性分析.pdf

1、非球形顆粒的輻射理論在氣象、工業(yè)生產和生物等許多領域都有廣泛的應用。典型顆粒系統(tǒng)有大氣中的氣溶膠顆粒和爐膛內煤粉粒子系等，在這些系統(tǒng)中，顆粒的形狀千差萬別，如果將粒子作為球體來處理，在不同情況下會帶來各種誤差。本文以非球形顆粒系統(tǒng)作為研究對象，對影響它們輻射特性的因素進行了詳細地分析，主要完成了以下工作:
　　(1)基于離散偶極子近似方法和Mie理論，計算了非吸收性介質中不同形狀和不同材料顆粒的輻射特性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)顆粒的吸收、散射因

2、子在尺度參數(shù)0.1-10內存在峰值并且隨著顆粒尺度參數(shù)的增大，顆粒的散射因子在入射波的衰減中所占比重越來越大，同時散射能越來越集中于前向。本文所計算的鋁、銀、鎢和煤粉四種顆粒由于其組成材料不同，其光譜吸收散射分布存在較大差異。對于體積相同，形狀不同的單質顆粒，顆粒垂直于入射光的幾何截面積的增大將導致其吸收散射因子的增加，而且顆粒形狀越偏離球形，其散射因子就越大。
　　(2)將爐膛內不規(guī)則形狀的顆粒簡化成六種形狀，分別計算了各形狀顆

3、粒的輻射特性參數(shù)。假設粒子系內各顆粒是獨立散射，在體積相同的情況下，將這些不同大小和形狀顆粒的輻射特性參數(shù)轉化成對應粒子系的吸收、散射系數(shù)和相函數(shù)。計算結果顯示，這些顆粒尺度參數(shù)在0.1-10范圍內顆粒的形狀明顯影響粒子系的吸收散射系數(shù)，當顆粒尺度參數(shù)較小時，尤為強烈。
　　(3)以煤粉爐膛內粒子系與四周壁面的輻射換熱為研究對象，建立了爐膛內的輻射換熱模型，然后用蒙特卡羅法模擬計算爐內粒子系與壁面的換熱量。分析計算結果發(fā)現(xiàn)，粒子系