蒙特卡洛法求解多維非均勻介質瞬態(tài)輻射傳輸.pdf

1、皮秒和飛秒級別超短脈沖激光器的誕生帶動了許多工業(yè)領域的發(fā)展。對超短脈沖激光在介質中的傳輸機理以及所引起的熱物理現(xiàn)象的深入認識,是在工程和醫(yī)學領域應用中至關重要的環(huán)節(jié)。瞬態(tài)輻射傳輸區(qū)別于穩(wěn)態(tài)輻射傳輸,在介質中必然存在獨特的物理現(xiàn)象,尤其在非均勻介質中。
　　非均勻介質廣泛存在于自然界和工程應用中,典型的非均勻介質有渾濁介質、多層介質、梯度折射率介質等,如生物組織、航天器多層防護結構、大氣和海水。很多領域均涉及該種介質的瞬態(tài)輻射傳輸求

2、解問題,至今仍存在許多難點。
　　本文針對多維吸收、發(fā)射、散射非均勻介質瞬態(tài)輻射傳輸問題開展數(shù)值研究。應用改進的蒙特卡洛法建立了二維非均勻矩形介質輻射傳輸模型,并將杜哈梅疊加原理引入到求解方案,結合時域輻射傳遞因子的概念求解時域輻射信息。
　　本文研究內容主要如下:
　　(1)建立二維非均勻矩形介質瞬態(tài)輻射傳輸?shù)拿商乜迥Ｐ?將其分別等效為一維均勻平板、一維多層介質、一維梯度折射率介質和二維均勻介質進行瞬態(tài)輻射計算,將

3、結果與已有數(shù)據(jù)進行對比驗證,并解釋相關物理現(xiàn)象。
　　(2)建立二維多層介質瞬態(tài)輻射傳輸模型,計算矩形介質的瞬態(tài)輻射信息,并考慮各層交界面處鏡漫反射特性對輻射信息的影響,以及反照率、折射率、光學厚度等光學特性對多層介質時域輻射信息的影響。
　　(3)在二維多層介質瞬態(tài)輻射傳輸模型的基礎之上引入多層逼近的的思想,建立二維梯度折射率介質內的瞬態(tài)輻射傳輸模型,考慮折射率單向層狀變化和徑向正弦變化對時域輻射信息的影響,以及折射率、反