輻射熱性質對混合熱傳的效應與散射介質的輻射熟性質量測

Abstract

本文主要目的是探討輻射熱性質對混合熱傳的熱通量及溫度分佈的影響與建立一套 理論模式並配合實驗量測半球穿透率及反射率來估算散射介質的輻射熱性質。 首先我們探討非均勻散射對結合輻射與傳導熱傳的熱通量及溫度分佈的影響，我們 考慮一維平板中間介質具有吸收，放射和非均勻散射輻射的能力，並且假設邊界同 時具有漫反射與鏡反射，考慮（１）等溫邊界條件（２）一邊等溫，另一邊是固定 熱通量條件。積分形成的輻射熱傳方程式以節點法(Nodal Approximation) 求出。 而能量方程式則以Crank-Nicolson法求出。至於非均勻散射相函數，散射比及邊界 反射率對熱通量及溫度分佈的影響也都探討。 當以數值方法求解具有非均勻散射介質的輻射熱傳方程式時，介質輻射性質像散射 相函數，散射比與光學厚度是必需知道的參數。因此，本文第二部份主要是建立一 套反運算理論模式從半球穿透率及反射率逆算材料輻射熱性質，像散射相函數，散 射比與光學厚度。本文考慮三種不同邊界條件（１）均勻入射光（２）平行入射光 （３）邊界具有鏡反射。本文比較二通量法(C-C, S-P, S-S), PN(P1,P3)近似法和 DDO 等方法，並配合最小均方法來作逆算。 最後，我們組合一套實驗量測儀器在可見波長量測材料半球穿透率及反射率並從第 二部份建立的逆運算理論模式分析中尋求最佳方法配合估算Ballotini 散射介質的 輻射熱性質。實驗結果和Mie 理論在波長0.6328μｍ求出的理論值作比較。結果顯 示可得到相當準確的散射比與散射相函數，但是實驗得到的消散係數卻大於理論值 。