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分析了超音速射流由于高速相对运动产生多普勒谱线漂移效应对光辐射特性计算的影响.通过采用逐线计算法对不同环境压力、气流温度、气流速度条件下超音速燃气射流在不同的红外光谱区(2.7微米谱带和4.3微米谱带)光辐射谱带积分强度的计算结果比较表明:多普勒漂移效应受环境总压影响最大,压力越大多普勒漂移的影响越小;随着温度升高多普勒漂移效应的影响降低;随着相对速度的增加,多普勒漂移效应的影响多数情况下是增加的.

关键词: 多普勒频移 , 超音速气流 , 光谱辐射特性 , 逐线计算法

双折射晶体激光传输的热光效应与电调制机理

周吉 , 贺志宏 , 李欢 , 赵亮亮 , 董士奎

工程热物理学报

本文基于多物理场数值仿真平台COMSOL的RF射频模块,通过有限元法求解电磁场频域分析方程,求解了高斯激光在双折射晶体中的传输问题,重点分析了波长,温度和外加电场强度对o光e光离散角和e光波形的影响.研究结果表明温度升高使得离散角变小,接收屏上e光波形向左偏移,而Z方向外加电场强度正向增大则会使o光e光离散角增大,接收屏上e光波形向右偏移.上述研究结果验证了通过改变外加电场来调节温度影响的可行性,为设计一种消除温度效应的光信号调制装置提供了理论依据和基础.

关键词: 电光晶体 , 双折射效应 , 热光效应 , 电光调制

高速钝锥体非平衡绕流场光辐射特性模拟

穆磊 , 马宇 , 贺志宏 , 董士奎

工程热物理学报

本文首先采用CFD—FASTRAN软件对RAM—CII钝锥体试验飞行器热化学非平衡绕流场参数进行了模拟分析，其次采取多温度模型结合逐线法获得非平衡绕流场吸收、发射系数，最终采用视在光线法LOS对RAM—CII飞行器全流场光辐射特性进行了模拟，分析表明：头部激波层紫外（02—0．4Dm）辐射最强，要比尾迹流区高3个数量级以上，正侧向观测辐射强度比迎头观测时要大接近1个数量级；同一方向不同高度总的光谱辐射亮度差别不大，但正侧向观测的光谱辐射亮度比迎头方向观测略大；绕流场红外（2～5μm）辐射以C02分子2．7、4．3μm谱带发射为主，但总体上看红外光谱辐射亮度相较于紫外要小3个数量级。

关键词: 高超声速钝锥体 , 热化学非平衡绕流场 , 光辐射特性 , 紫外辐射 , 红外辐射

非均匀介质红外辐射传输模型

易红亮 , 罗剑峰 , 贺志宏 , 甄仌 , 谈和平

工程热物理学报

本文建立镜反射不透明表面下,非均匀光学物性纯吸收性介质内的红外辐射传输模型.红外辐射在折射率连续变化的介质内沿曲线传输.将非均匀介质沿厚度方向离散成n个物性均匀的等温微层,每个微层内辐射沿直线传播,光滑曲线传输路径即离散成首尾相连的折线系列.采用多层辐射传输模型,利用射线踪迹法建立非均匀介质内的红外辐射传输模型.在多层模型中,相邻两微层间的界面引入折射/全反射判据,避免了界面处的积分奇异现象和原本不存在的界面反射现象.

关键词: 非均匀介质 , 多层模型 , 射线踪迹法 , 辐射传递系数

再生核粒子法在辐射传输无网格计算中的应用

穆磊 , 贺志宏 , 马宇 , 董士奎

工程热物理学报

基于光滑粒子动力学(SPH)方法发展起来的再生核粒子法(RKPM)是一种拉格朗日型无网格方法.该方法在处理复杂形体内流动、导热、相变、应力应变等多物理场耦合问题时获得了较广泛的应用,但在辐射传输中的适用性尚无研究.而高温半透明材料的相变过程,除以上多物理过程外还需要考虑辐射传输过程的影响.本文基于建立高温半透明颗粒相变过程光热力耦合过程统一的无网格模拟方法的目的,重点研究了RKPM模拟辐射传输的可行性问题.文中首先建立了辐射强度的RKPM拟合公式,然后建立了辐射传输方程的直接配点离散格式.计算了一维参与性灰介质的无量纲热流和无因次温度分布.通过和文献值对比,初步验证了RKPM能够模拟辐射传输方程,且具有较好的计算精度.

关键词: 光滑粒子动力学法SPH , 无网格法 , 辐射传输 , 再生核粒子法(RKPM) , 直接配点法

参与性介质辐射传输的分区并行算法研究

王振华 , 马宇 , 贺志宏 , 董士奎

工程热物理学报

热辐射传递具有非灰性、方向性、全场性的特点,这使得基于CFD框架下整体的燃烧-流动-辐射场模拟工作中往往辐射模块占用大量计算时间和计算资源.为提高复杂流场计算效率,目前在CFD已经开始使用分区并行计算技术.相对而言,辐射换热计算技术发展落后于流动计算技术.本文将分区并行计算技术引入到参与性介质辐射传输求解当中,采用离散坐标法结合并行计算环境MPI,对辐射传输分区并行计算方案、数值边界网格处理方法、数据交换方式进行研究,并通过对矩形炉膛内辐射场进行求解,验证分区并行方法的可行性,结果表明分区并行计算结果与没有分区能够很好地吻合,并获得了较高的并行效率.

关键词: 辐射传输 , 参与性介质 , 离散坐标法 , 分区并行算法