含气泡粒子辐射特性的有效介质理论适用性研究

采用离散偶极近似法和Bruggeman有效介质理论分别计算了气泡个数为49、99、149、199、249和299的含气泡粒子的辐射特性参数.比较分析后发现:对于衰减因子、吸收因子和散射因子,在气泡数目小于一定值时,有效介质理论具有较好的适用性,反之适用性较差;对于单次散射反照率和非对称因子,有效介质理论均具有较好的适用性.同时证明了Michael教授关于有效介质理论对含气泡粒子适用性推测的片面性.     

水中微气泡激光散射场的特性

根据Mie散射理论研究水介质中微空气泡的光散射特性, 给出了散射强度分布、 散射光的偏振度与散射角的关系和前向散射光强与气泡半径的关系. 研究表明, 在一定波长下, 前向散射光强与气泡半径呈线性关系, 为空气泡的测量提供了理论模型.      

水介质中碳粒子Mie散射特性的研究

基于Mie散射理论,对水介质中碳微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度与散射角、散射强度与粒子半径以及光学截面与入射波长的关系.研究表明,粒子的前向散射占优势;在入射波长确定的情况下,粒子的半径越大,前向散射强度越强.     

基于几何光学近似模型的大气泡粒子散射光场分布计算

基于几何光学近似模型（GOM）对大气泡粒子散射特性进行了分析.针对散射角的多值问题进行了研究,并对不同三角函数的求解方法进行了分析,提出了一种基于tan（θp2）函数和MATLAB中的fsolve（.）函数的遍历取值的简便准确求解方法,计算了球形的大气泡粒子和水粒子的总散射光强分布、近场和远场散射相位分布,并与Mie理论计算进行了比对,计算结果与Mie理论计算吻合很好,验证了算法的正确性.     

生物组织对偏振光背向散射Mueller矩阵的分布

用Stokes矢量描述光的偏振状态,光学器件对光的作用,用相应的Mueller矩阵表示,根据散射介质的对称性,从理论上推导出了生物组织背向散射Mueller矩阵的分布,对球形粒子组成的散射介质,画出了各Mueller矩阵元随方位角的分布图,与相应的实验结果进行了比较,结果表明,由球形散射粒子组成的不同粒子直径、不同浓度的散射介质,其背向散射Mueller矩阵的分布花样具有相似性,要区分各散射介质中散射粒子的大小、浓度等特征,必须细致的研究散射介质背向散射Mueller矩阵分布花样强度随径向的变化.     

基于P_n近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析

水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及液滴蒸发吸热等过程。针对此问题,本文首先采用Mie散射理论与有效介质理论相结合,建立了水滴粒子以及炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型;在此基础上,考虑燃气辐射吸收作用,采用球谐函数法构造了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因素对辐射衰减能力的影响。     

基于Mie理论的四种典型水云的光散射计算

在Mie理论的基础上,利用修正伽马函数来描述水云的粒子尺度分布,计算了一类层云、二类层云、一类层积云和二类层积云这四种典型水云的消光系数、单次散射反照率、不对称因子和散射相函数.结果表明,粒子的消光系数、单次散射反照率和非对称因子随着入射波长的增加有较大的起伏,后两者随着波长的增加其变化趋势基本一致;消光系数主要受云中液态水含量的影响;对于单次散射反照率来说,在可见光波段,反照率非常接近于1;在短波段,粒子的非对称因子变化较小,并且随着波长的增加,非对称因子会逐渐增大;Mie相函数随着散射角的增加呈现出先减小后增大的趋势,但相函数随着波长的增加,并没有呈现出简单的线性关系.     

毛细管端气泡形成规律及其影响因素

研究了气泡在毛细管端形成的基本规律,对于半径较小的毛细管,理论计算与实验结果是基本一致的。借助于高速摄像机进行液下气泡法检漏可以定量测出泄漏率,实验结果具有较好的重复性。探讨了介质物性、试验压力、加载方式等对气泡形成的影响。     

基于高阶形函数边界元法的金属介质散射模拟

用金属介质表面电荷和电流分别代替电位和磁位,推导出非迟滞和迟滞情形下金属介质粒子散射的边界积分方程;采用高阶形函数处理离散后的边界积分方程提高了解的精度;对不同形状的介质材料进行粒子散射的数值模拟,数值解与解析解对比结果表明此边界元法具有有效性.     

电浮选过程中气泡行为的研究

为了更好地研究气泡对浮选效果的影响,基于电浮选过程中气泡的特点和特性方程,分析电浮选过程中影响气泡直径的主要因素并确定粒子与气泡的碰撞概率.研究结果表明:在酸性介质中,电极材料对氢气泡直径有明显的影响,中性介质和碱性介质中电极材料对氢气泡直径的影响较小,但介质pH对氧气泡和氢气泡直径均产生较大影响;电极直径和电流密度在所研究的范围内对氢气泡直径和氧气泡直径的影响不大,只是部分气泡直径的分散性变得更加明显;随着温度的增加,最大气泡量所对应的氢气泡直径明显增大,但氢气泡的直径分布范围并未发生太大的改变;随着电流密度的增加,气泡的直径减小,当电流密度达到某一数值时,粒子与气泡碰撞概率达到最大.     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

矿井掘进工作面粉尘对机器噪声衰减的影响

掘进工作面悬浮粉尘颗粒改变巷道空气的粘滞特性,同时产生声波散射而影响机器噪声的传播与衰减,简要介绍了粉尘空气介质的声波衰减机理,基于掘进工作面及近巷道粉尘分布特性,分析了悬浮粉尘空气介质的粘滞特性对声衰减的贡献,研究了悬浮粉尘颗粒的声波散射作用及粉尘颗粒粒径、浓度等对声散射衰减的影响,研究表明:巷道中扩散声衰减与介质粘滞声吸收衰减两者在衰减量级上相当,而声散射衰减相对很小甚至可以忽略不计;粉尘浓度是影响粘滞声吸收的主要因素,而粉尘颗粒粒径、粉尘浓度等对声散射衰减有一定影响.     

幂律流体在裂缝—孔隙双重多孔介质中渗流的分形模型

基于分形理论与技术和广义Darcy定律,考虑孔隙毛细管与裂缝间的窜流效应,提出了幂律流体在裂缝—孔隙双重介质中的有效渗透率分形模型.研究结果表明:幂律流体在裂缝—孔隙双重介质中的有效渗透率不仅与幂律流体特性有关,而且还与裂缝—孔隙双重介质微结构参数、沿基质与裂缝压强差之比有关,同时进一步分析了这些参数对幂律流体有效渗透...     

一种基于Mie散射的颗粒物浓度测量方法

 根据Mie 散射理论,采用连分式递推算法,进行了微粒散射的数值模拟。借助特殊函数库得出简化的Mie 散射理论的数值模拟方法,省去了推导的复杂性,同时提高了计算程序运算速度。利用水溶胶模拟大气溶胶进行光散射实验,采用三波长法计算得到各样本的平均粒径,根据消光定律模拟出微粒浓度与光强变化之间的关系,为空气中微粒浓度的测量提供了理论依据。     

基于孔隙介质理论的地震反射特征分析

在地层中传播的地震波特征受到岩性、孔隙结构、含流体性质等因素的复杂改造作用,孔隙介质理论可以更有效地模拟和分析储层的地震反射特征。将实际介质等效为固体基质和孔隙流体组成孔隙介质,按岩石物理建模方法,建立含流体储层弹性参数与物性参数之间的定量关系,根据孔隙介质的Zoeppritz方程详细讨论了几个典型储层物性参数变化对反射波AVO特征的影响,并将其与按球面波理论正演模拟计算的归一化振幅的AVO特征进行对比分析,发现孔隙介质理论的反射系数与归一化振幅更为接近,尤其是在入射角较小时。泥质含量和孔隙度可导致储层AVO类型发生变化,而孔隙流体性质变化引起AVO截距发生变化,但AVO类型基本不变。孔隙流体性质对AVO特征的影响相较于泥质含量和孔隙度要小得多。本文的方法为利用地震数据进行流体识别提供了更为可靠的理论依据。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

爆炸载荷下多孔材料中理论初始冲击波特性

目的 研究爆炸载荷下初始孔隙度对多孔材料中初始冲击波的影响特性理论,方法 从经典爆轰理论出发,结合多孔材料冲击Ｈｕｇｏｎｉｏｔ方程,建立多孔材料中初始冲击波参数理论模型,结果 初始孔隙地多孔材料中初始冲击波影响特性的理论计算结果与实验吻合较好,结论采用理论模型可有效预估爆炸载荷下多孔材料中的初始冲击性。     

大气颗粒物PM2.5的消光特性研究

基于Mie散射理论,对大气颗粒物PM2.5的消光特性进行了研究,建立了混合颗粒系统消光系数的理论及等效计算方法.计算表明,不像大颗粒,PM2.5单颗粒的消光效率因子强烈地依赖于折射率和粒径;多颗粒的消光系数随粒度增加而增大,在强吸收时,也随分布宽度增加而增大;其随波长的变化与折射率、分布有关,往往是非单调的,而对混合的颗粒系统,还与混合比有关.分析表明,我们提出的消光系数的理论及等效计算方法也为实际大气颗粒物的光学特性研究提供了一个新的研究手段.