[发明专利]梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解方法

说明书

本发明提供梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解方法，属于辐射技术领域，具体涉及介质内瞬态辐射传递求解方法。本发明方法先根据预设的计算域进行网格划分，生成单元节点，并将所有单元节点信息存储；然后计算标准单元上切比雪夫节点基函数及其导数在给定节点集上的函数值和权值，并生成系数矩阵；再利用平行脉冲照射下的梯度折射率介质内的扩散近似方程与获得的系数矩阵，计算刚度矩阵，求出辐射强度；最后调用辐射强度值计算半球穿透率与半球反射率，得到半球穿透率与时间的曲线、半球反射率与时间的曲线。本发明解决了现有技术求解过程繁琐，处理时间长的问题。本发明可运用于一维瞬态辐射传输正问题的计算。

技术领域

本发明属于辐射技术领域，具体涉及介质内瞬态辐射传递求解方法。

背景技术

扩散近似方法在扩散光学成像、光学相干层析技术、遥感探测技术、粒子系分析等领域均有重要研究价值。

工程热物理、大气物理、遥感以及光学成像等学科中含有边界的一维瞬态辐射传输正问题都需要对梯度折射率介质内瞬态辐射进行计算，而目前对于梯度折射率介质内瞬态辐射计算方法都由于计算过程的繁琐，运算时间长等因素不利于实际应用，如蒙特卡洛法作为一种概率算法，计算量较大，而且计算时间随问题复杂程度成平方增加；间断有限元法求解时需要对空间坐标和角度进行离散，增加了计算量的同时也延长了计算时间，通常需要3、4小时才能完成计算。因此急需一种快速求解梯度折射率介质内瞬态辐射传递问题的方法。

发明内容

本发明为了解决梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解过程繁琐，处理时间长的问题，提出梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解方法。

本发明所述梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、根据预设的计算域进行网格划分，依据每一个单元几何信息和多项式阶数生成单元节点，并将所有单元节点信息存储；

步骤二、根据步骤一单元信息计算标准单元上切比雪夫节点基函数及其导数在给定节点集上的函数值和权值，并生成系数矩阵；

步骤三、利用平行脉冲照射下的梯度折射率介质内的扩散近似方程与步骤二获得的系数矩阵，计算刚度矩阵，求出辐射强度；

步骤四、调用步骤三辐射强度值计算半球穿透率与半球反射率，得到半球穿透率与时间的曲线、半球反射率与时间的曲线。

本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：

本发明所采用的扩散近似法离散用Cheybeshev(切比雪夫)正交多项式作为基函数，同时实现了两种不同的空间积分方案即Chebyshev-Gauss-Lobatto(切比雪夫—高斯—罗巴托)积分和Gauss-Legendre(高斯—勒让德)积分来进行刚度矩阵的计算；对梯度折射率介质内的瞬态辐射传递方程求解过程中，空间采用有限元法离散，消除了角度坐标离散，瞬态项采用向后差分离散；本方法在迭代计算之前，预先组装好扩散近似法计算所需要的所有子刚度矩阵，避免了循环中刚度矩阵的大量的重复组装与计算，运算过程较简便，并且使运算时间由现有技术的3-4小时提高到几秒钟即可完成，达到了快速计算的需求。本发明可用于工程热物理、大气物理、遥感以及光学成像等学科一维瞬态辐射传输正问题的相关计算。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明步骤一流程图；

图3为本发明步骤三流程图；

图4为实施例中半球穿透率与时间的曲线图；

图5为实施例中半球反射率与时间的曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式给出的梯度折射率介质内瞬态辐射传递求解方法，具体包括以下步骤：