建筑物红外仿真热模型的传热分析与成像研究

摘要

该文首先分析了红外成像仿真技术的国内外研究状况,详细地描述了建筑物的热过程,在此基础上从气象学、传热学和红外物理学的基本原理出发,综合考虑目标的材料、结构、热物性、周围环境以及气候条件等因素对其表面辐射分布的影响,建立了一个考虑各种内外因素的建筑物四季红外成像仿真模型,成功地模拟了建筑物的四季红外成像过程.为了得到建筑物的红外模拟热像,首先完成目标的几何造型,明确各部分材料的热物性,并进行网络划分;然后分别考虑目标与环境之间的各种相互作用,主要包括太阳辐照、地面和大气的长波辐射、外表面与空气的对流换热等,即分析外表面的能量交换情况,在此基础上,采用有限差分方法,计算建筑围护结构外表面的非稳态温度场和红外辐射场;最后,利用计算机图形技术,对红外辐射通量进行灰度量化,以OpenGL(3~5μm和8~12μm)内的约外模拟热像图.在该文的最后,对作者所做的工作进行总结,提出一些完善和改进模型的途径,并展望了红外成像仿真的发展方向.

目录

文摘

英文文摘

符号表

第一章绪论

1.1概况

1.2国内外的研究状况

1.3本文的工作

第二章红外成像技术与仿真

2.1红外成像技术

2.1.1红外技术

2.1.2红外成像技术

2.1.3红外成像系统

2.2红外成像仿真技术

2.2.1红外成像仿真概述

2.2.2计算机红外成像仿真的研究内容

第三章建筑热过程分析

3.1逐时气温的模拟

3.2空气状态参数计算

3.3太阳辐射分析

3.3.1太阳和墙壁位置的确定

3.3.2建筑围护结构外表面的太阳辐射强度计算

3.4大气和地面的长波辐射

3.5围护结构表面换热系数的分析

3.6围护结构的热传递过程

3.6.1外扰围护结构的热传递过程

3.6.2内扰的热传递过程

3.6.3室外空气渗透与空调送风

第四章建筑物的红外成像仿真热模型

4.1引言

4.2建筑物的几何建模

4.3分析和简化物理模型

4.4墙体红外成像仿真热模型

4.4.1控制方程

4.4.2边界条件

4.4.3墙体温度场求解

4.5玻璃的简化模型

4.5.1玻璃的光学性能

4.5.2玻璃的热模型

4.6计算结果和讨论

第五章建筑物红外图像的生成

5.1引言

5.2外表面辐射通量计算

5.2.1本身辐射

5.2.2反射辐射

5.3灰度量化

5.4绘制结果分析

第六章总结和展望

6.1本文总结

6.2工作展望

参考文献

致 谢