多相复合颗粒散射特性分析

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毕业论文

1绪论 .. 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状与发展 2

1.3论文的主要研究内容 . 3

2散射相函数的基本理论 4

2.1引言 .. 4

2.2 散射相函数 . 4

2.3散射相函数基本理论 . 5

2.4非均一多相颗粒散射相函数 . 8

3散射相函数影响因素分析 13

3.1 散射相函数影响因素 . 13

3.2 各相体积份额对散射相函数的影响 . 13

附录 23

1绪论 1.1 研究背景与意义粒子辐射换热问题在大气科学[1]、医学[2]、军事[3]、颗粒特性测量[4]、燃料燃烧[5]等工程技术领域中具有广泛的研究背景。粒子辐射主要为液体与固体, 例如大气中的云雾或者雨滴、血液中的血球、还有军事上用于遮蔽目标红外辐射的水雾、工业上炉烟气中的飞灰等,这些粒子及粒子群除了具有吸收、发射辐射特性之外,还具有显著的散射特性,因此粒子散射问题在粒子辐射换热分析中越来越受到重视。[6] 研究粒子散射的数值计算问题本身具有非常重要的实际意义。自然界中的很多粒子都具有复杂的形状,例如大气中的雨滴、气溶胶以及冰晶粒子等。研究这些粒子的光散射特可以更加充分地解释大气遥感过程出现中的一些重要的现象;此外在生物体皮下组织的无创伤诊断、目标识别与成像、环境监测方面、遥测遥感、地下目标探测都需要研究粒子的光散射特性, 对于小粒子光散射特性的研究已经非常系统,从球形到非球形, 从平面波入射到波束入射, 从各向同性到各向异性, 以及波束的离轴、在轴入射等, 这些研究成果目前已经被广泛应用到各种光学测量中。通过卫星来研究可见光的散射特性，需要考虑到大气背景的影响，大气中的一些辐射来源于云和气溶胶，它们在地球系统中起到了重要的调节作用。全球一半以上的天空分布着尺寸不一、形态各异的各种云，面对气候与天气变化，云起到了很好的指示作用与调节作用。云与辐射产生相互作用，不仅影响了天气的变化过程，也很大程度影响了气候的变化。并且对太阳产生强烈的散射与吸收作用，它可以吸收大量的红外线，也将大量的可见光反射到了外层空间，很大程度上影响了太阳和地球大气系统的辐射。云的可见光波段有着较大的衰减系数，吸收较少而相对来说反射回了大部分。在可见光区中云层的半球反射率为 0.36~0.39，在云层较厚的情况下，它的反射率可以达到90%。这么高的反射率使得反射回空间的太阳辐射变得很高。但是云层反射的阳光再一次的入射到卫星表面，很大程度上增加了卫星的散射强度，也强烈的影响了地面探测卫星的光散射。医学诊断和治疗的光学技术迫切需要研究生物组织内的光传输问题。研究光在生物组织中的传输的主要问题是研究光在生物组织中的吸收与散射特性，建立合理的组织光学模型。建立合理的组织光学模型需要借助于合理的理论与准确的组织光学参数。第一台激光器的发明对光学甚至整个科学领域产生了非常深远的影响。自激光器的诞生后第二年，便开始了激光技术在医学中的应用文献综述，此后占据着整个 20世纪后半世纪。最近几年来用红外光或可见光研究生物组织并进行医疗诊断已经成为了国际上研究的热点之一。[7] 对于散射入射辐射的表面，其散射光有着较强的方向性，因而研究表面的散射特性，对于表面结构分析、目标特征识别与控制、红外遥感有着十分重要的意义。一般说来，表面的辐射散射特性与其纹理结构、涂层材料、照射光的人射角以及散射光的探测角有关。由此可见对颗粒散射特性的研究在军事领域中也具有重要的作用。综上所述，散射相函数的研究背景相当广泛，对于散射相函数的研究在众多领域都具有重要意义。这里主要介绍所查阅到的有关各种颗粒的散射相函数的研究现状。