海水泡沫層散射特性的蒙特卡洛法模擬.pdf

1、在艦船或風浪的作用下，大量空氣進入海水形成氣泡，氣泡在浮力的作用下上升到海面并破裂，產(chǎn)生大量飛沫。大量的海水氣泡和海面飛沫分別形成了海面附近的氣泡層和飛沫層。氣泡層和飛沫層都包含氣液兩相，這將極大地影響海水表面的散射特性。海水泡沫層由飛沫層和氣泡層共同組成，因此其散射特性受到飛沫層和氣泡層的共同影響。
　　本文先用 Mie散射理論計算得單個飛沫和單個氣泡的散射系數(shù)，進而得到飛沫層和氣泡層的吸收系數(shù)和散射系數(shù)，最終用蒙特卡洛程序模擬

2、得到海水泡沫層模型的雙向反射分布函數(shù)(BRDF)和雙向透射分布函數(shù)(BTDF)。通過對比不同海水泡沫層模型的模擬結(jié)果，本文得到了飛沫數(shù)量濃度、飛沫半徑等因素對泡沫層散射特性的影響規(guī)律。
　　飛沫層模型由飛沫數(shù)量濃度、飛沫半徑和飛沫層厚度等參數(shù)來描述。對于給定的飛沫層模型，研究結(jié)果表明，可見光和近紅外波段的入射光對飛沫層的BRDF和BTDF影響很小。在本文研究范圍內(nèi)，飛沫層的吸收率和直接透射率可以忽略不計。入射角不變，當飛沫層的任意

3、一個參數(shù)增大時，飛沫層的漫反射率增大， BRDF在鏡反射方向附近先增大后減小，在其它方向一直增大；漫透射率先增大后減小，BTDF總趨勢也先增大后減小。
　　氣泡層模型由氣泡數(shù)量濃度、氣泡半徑和氣泡層厚度等參數(shù)確定。氣泡層對近紅外光有著強烈的吸收，使得其反射現(xiàn)象和透射現(xiàn)象不明顯。而對于波長為0.55μm的入射光，當各參數(shù)合適時可得到易于觀測的BRDF和BTDF，故本文只對該波長的光進行了研究。研究結(jié)果表明，氣泡層的吸收率隨其厚度的增