基于自然单元法的高温参与性介质表面光场成像模拟

摘要

高温参与性介质的表面成像一直是燃烧和能源动力的重要研究课题，然而目前的成像方法往往只能对某一特定角度进行成像，光场相机可以通过一次曝光采集和记录多角度的光场强度信息。本文利用自然单元法(NEM)求解高温参与性介质火焰模型辐射传输问题，利用模型表面方向辐射强度进行光场成像仿真。本文对圆柱模型各向同性散射、各向异性散射均匀温度场、非均匀温度场黑冷壁面情况的辐射强度进行了求解，得到了圆柱模型内介质和边界上任一点的方向辐射强度，分析了圆柱模型母线上的固定方向辐射强度，并与广义多流法、反向蒙特卡洛方法和DRESOR方法进行了比较，以反向蒙特卡洛方法结果为标准，分析了自然单元法计算结果的误差，可以得出结论自然单元法在求解辐射传输方程时具有较高的精度。
　　本文建立了圆柱形均匀温度场各向同性、各向异性散射圆柱火焰模型和各向同向非均匀温度场非均匀物性的魔方火焰模型，利用光场相机的成像原理将高温参与性介质的表面多角度的辐射强度信息进行采集，并对其进行积分成像。分析了30×30、60×60和90×90空间分辨率对成像结果的影响。高分辨率成像亮度更高，图像更清晰光滑，不同温度之间的分界线也更清晰光滑。研究了不同的立体角方向分辨率对成像结果的影响，10×10和20×20的方向分辨率的光场成像的积分能量成像结果相差不大，相机可以分辨的最小角度越小，对于本课题的后续火焰温度的重建具有更重要的意义。

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第1章绪论

1.1 背景介绍

1.2 国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章基于自然单元法参与性介质光场成像数学原理

2.1 自然单元法原理

2.2辐射传递方程

2.3光场成像原理介绍

2.4空间光线的光路计算

2.5基于光线追踪的简单模拟成像方法

2.6本章小结

第三章自然单元法求解辐射传输方程

3.1自然单元法求解辐射热流密度

3.2自然单元法求解求解温度

3.3自然单元法求解辐射强度

3.4本章小结

第4章高温参与性介质的表观光场信息模拟

4.1. 光场相机参数介绍

4.2．成像模拟方法介绍

4.3 圆柱模型均一物性参与性介质的成像仿真

4.4 魔方模型非均匀温度场非均匀物性参数成像仿真

4.5 数字重对焦

4.6 本章小结

结论

研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

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