Уравнение переноса радиации

Уравнение переноса радиации [c.647]

Это уравнение называется уравнением переноса радиации. Оно является уравнением общего характера и допускает любые изменения внутри среды, которые могут влиять лишь на коэффициенты. [c.649]

Очевидно, что при термодинамическом равновесии будет только функцией длины волны и температуры. В противном случае, если бы зависела от координаты, времени или направления, то имел бы место перенос энергии за счет излучения, т. е. некоторое перераспределение энергии, чего не может быть. Следовательно, при термодинамическом равновесии левая часть уравнения переноса радиации (3.4) обращается в нуль, и оно принимает вид [c.655]

Это соотношение, полученное нами формально из уравнения переноса радиации в предположении термодинамического равновесия, имеет фундаментальное значение в теории лучистого переноса. Важная роль этого соотношения обусловлена тем обстоятельством, что его правая часть совершенно не зависит от природы среды, а следовательно, является универсальной функцией длины волны и температуры. Для доказательства этого основополагающего факта временно отвлечемся от газовой среды и рассмотрим полость, ограниченную твердыми адиабатическими стенками, заполненную лучистой энергией, излучаемой, например, стенками полости и, в общем случае, другими телами, находящимися внутри полости. Оказывается, что при наличии термодинамического равновесия спектральная плотность излучения (1к совершенно не зависит от природы и свойств стенок полости и тел, находящихся внутри нее. Эта особенность равновесного излучения вытекает непосредственно из второго начала термодинамики. Действительно, допустим обратное, т. е. что плотность излучения при равновесии каким-то образом зависит от природы тел, находящихся внутри полости. Тогда, взяв две равновесные системы, находящиеся при одинаковой температуре, но заключающие разные тела, и установив между ними сообщение, мы бы нарушили равновесие. Это привело бы к установлению между обеими системами разности температур, которую можно было бы использовать для построения вечного двигателя второго рода. [c.655]

Рассмотрим теперь ту же самую полость, но заполненную излучающей, поглощающей и рассеивающей газовой средой, находящейся в тепловом равновесии со стенками полости. Очевидно, что полученное из уравнения переноса радиации соотношение 6.2 будет выполнено также и в этом случае, поскольку при его выводе предполагалось только наличие термодинамического равновесия. Так как при наличии термодинамического равновесия интенсивность не зависит от координат, то мы можем по лучу сколь угодно близко приблизиться к стенке. Но интенсивность не зависит также и от направления, т. е. она одна и та же в прямом и обратном направлении луча. Следовательно, наличие адиабатической стенки никак не отразится на полученном соотношении. [c.657]

Систему (7.1)—(7.3) замыкают уравнение состояния /(р, р, Т)=0, закон Кирхгофа (6.5), закон Планка (6.6) и уравнение переноса радиации (3.4). [c.660]

Второй параметр S = p a Z. характеризует процессы внутреннего перепоглощения лучистой энергии в рассматриваемой области (ослабление интенсивности луча при прохождении области). Значение этого параметра наглядно иллюстрирует формальное решение уравнения переноса радиации в системе (7.4). Если заменить в нем значения плотности и коэффициента поглощения их характерными значениями р и а , то решение примет вид [c.662]

Уравнения переноса энергии излучения, полученные по волновой и квантовой теориям, оказываются тождественными. Однако не все явления переноса излучением можно объяснить и рассчитать ио волновой теории. Например, спектральное распределение энергии излучения тел и радиационные свойства газов можно объяснить только с позиций квантовомеханической теории. Под термином излучение ( радиация ) понимают совокупность электромагнитных волн или фотонов. [c.273]

При рассмотрении уравнения для удельного переноса тепловой энергии q вполне оправдано допущение об аддитивности тепловых переносов радиацией и конвекцией [c.116]

Та ким образом, задача сводится к решению уравнений энергии (15) и переноса радиации (16) с граничными условиями (18) и (19). [c.484]

В связи с развитием орбитальных средств оптического зондирования атмосферы и подстилающей поверхности возникает необходимость решения целого класса обратных атмосферно-оптических задач и разработки на этой основе соответствующего программного обеспечения интерпретации оптических наблюдений. Если методы зондирования, изложенные в предыдущей главе, носили локальный характер, т. е. были связаны светорассеянием с локальными объемами исследуемой среды, то теперь нам предстоит рассмотреть методы интерпретаций оптических сигналов, формируемых рассеянием света во всей атмосфере. Используемые ниже уравнения переноса имеют теперь более сложную аналитическую форму. Обратные задачи светорассеяния, формулируемые в целом для рассеивающей среды, служат теоретической основой оптического мониторинга атмосферы, осуществляемого в целях восстановления полей оптических характеристик из наблюдений рассеянных потоков солнечной радиации. При выводе исходных функциональных уравнений теории зондирования атмосфера как оптическая среда считается сферически однородной. [c.148]

Таким образом, имеется принципиальная возможность доопределить исходную систему уравнений любого из методов оптического зондирования новыми функциональными уравнениями,, которые связывают температурное поле с полем аэрозольных оптических характеристик. Интересно отметить, что поскольку распределение аэрозолей в атмосфере носит нерегулярный характер, то указанные функциональные уравнения позволяют изучать нерегулярную компоненту температурного поля, которая, как правило,, ускользает при термическом зондировании, основанном на явлении переноса радиации в линиях поглощения газовыми компонентами атмосферы. [c.215]

Высоты, для которых подобное уравнение представляет наибольший интерес, могут быть определены по данным лазерного зондирования, позволяющего с высоким пространственным разрешением устанавливать стратификацию атмосферных аэрозолей. Поскольку со )(г) определяется т (г), то (3.88) связывает профили т г) и бГ(г). Без соответствующего расчетного анализа трудно сказать, в какой мере уравнение (3.88) может быть эффективным для определения профиля т г) по данным совместного термического (радиозонды) и оптического зондирования. Существующие вычислительные схемы для расчета потоков строятся на основе численного решения уравнений переноса в сферической атмосфере и достаточно сложны, чтобы их можно было непосредственно использовать в схемах обращения оптических данных. В этом направлении необходимы соответствующие целенаправленные исследования по созданию эффективных алгоритмов оперативной оценки потоков рассеянной солнечной радиации в атмосфере, когда оптические характеристики последней определяют методами оптического зондирования. [c.216]

Рассмотрим общее уравнение теплопроводности для образца, имеющего вид проволоки длиной 21, разогреваемой электрическим током 1 в вакууме. В этом случае перенос тепла за счет конвекции будет отсутствовать и в расчетах необходимо учитывать только теплопроводность и радиацию [7]. [c.95]

Таким образом, поток тепла в систему и поток энергии, входящей с массой, включая обратимую работу потока равны сумме потока внутренней энергии, потока энергии, который покидает систему вместе с массой, включая обратимую работу потока, и потока полезной работы, за исключением обратимой работы потока. В тепловой член можно включить все виды передачи тепла радиацию, конвекцию и теплопроводность. В работу при необходимости можно включить все взаимодействия с окружающей средой, не входящие в члены переноса тепла и массы. Можно учесть не только механические эффекты, но и взаимодействия полей, например, электромагнитного. В члены переноса массы должны быть включены все виды энергии, связанные с переходом массы через границы нашей системы, в том числе энергия, связанная с химическими превращениями, если таковые имеют место. В определенном смысле конкретная запись общего уравнения энергии может явиться выражением наших современных знаний, если только последние не являются менее полными, чем мы считаем на самом деле [c.65]

В этих моделях основными являются уравнения тенло- и влагообмена в атмосфере, теплообмена в поверхностном слое океана, что позволяет достаточно полно рассмотреть обратные связи радиации и облачности. Ряд других обратных связей в процессе теплообмена, например, температуры с границей ледяного покрова, также включены в модель. Динамические процессы, ответственные за перенос тепла и влаги, параметризуются по полю температур в океане и атмосфере. [c.780]

Наконец, соотношение между температурой стенки и газа можно определить из условий переноса энергии поступательного движения молекул через поверхность раздела. Уравнение совместности потоков энергии между и 5 (без учета радиации и подвода энергии) [c.162]

Однако предполагается [7, 196], что выше 1400° С теплопроводность должна повышаться, так как при этих температурах должен сказываться лучевой перенос тепла. Передача тепла внутренним излучением при высоких температурах становится весьма существенной, поскольку двуокись урана достаточно прозрачна для инфракрасного излучения. Оценку теплопроводности внутренней радиацией предлагается проводить при помощи уравнения [c.54]

Теоретический анализ взаимосвязанных физико-химических, динамических и радиационных процессов и явлений в средней и верхней атмосфере представляет чрезвычайно сложную задачу. Наиболее полное и строгое исследование подобной среды может быть проведено в рамках кинетической теории многокомпонентных смесей многоатомных ионизованных газов, исходя из системы обобщенных интегро-дифференциальных уравнений Больцмана для функций распределения частиц каждого сорта смеси (с правыми частями, содержащими интегралы столкновений и интегралы реакций), дополненной уравнением переноса радиации и уравнениями Максвелла для электромагнитного поля. Такой подход развит, в частности, в монографии авторов Маров, Колесниченко, 1987), где для решения системы газокинетических уравнений реагирующей смеси применен обобщенный метод Чепмена-Энскога. Однако ряд упрощений, часто вводимых при решении сложных аэрономических задач (например, учет только парных столкновений взаимодействующих молекул, предположение об отсутствии внутренней структуры сталкивающихся частиц вещества при определении коэффициентов молекулярного обмена и т.п.), существенно уменьшает преимущества, заложенные изначально в кинетических уравнениях. [c.68]

В тех случаях, когда необходима высокая чувствительность и разрешающая способность выявления дефектов, могут быть рекомендованы оптические методы, основанные на регистрации светового или инфракрасного излучения, отраженного или прошедшего через исследуемую среду [37]. Однако большинство типов пластмасс и стеклопластиков являются непрозрачными или слабопрозрачными для светового и инфракрасного диапазона. Данные материалы являются рассеивающими средами, что существенно усложняет задачу. В последнее время достигнуты большие успехи в области теории рассеяния, основанной на решении уравнений переноса, описывающих распространение световой или инфракрасной радиации в рассеивающей среде. [c.89]

При решении многих практических задач большой интерес представляют потоки солнечной радиации для мезомасштабных облачных систем горизонтальными размерами от нескольких десятков до нескольких сотен километров. В основе решения таких задач лежит решение стохастического уравнения переноса излучения, результатом которого является связь между стохастическими характеристиками полей облачности и радиации. Путем усреднения стохастического уравнения переноса в работах Г. М. Вай-никко [3] получены замкнутые уравнения для средней интенсивности при специальной модели разорванной облачности. Замкнутые уравнения для моментов интенсивности любого порядка получены в [4] в предположении, что случайное поле облачности представляет собой марковский случайный процесс на любой выделенной прямой с пуассоновским потоком точек. Результаты решения стохастического уравнения переноса с той или иной моделью разорванной облачности позволили выявить ряд важных закономерностей. Приведем некоторые из них. [c.200]

Это явление, установленное и исследованное П. Д. Лебедевым при сушке материалов радиацией и в дальнейшем Г. А. Максимовым при высокочастотной сушке, обусловливается повышенным давлением пара внутри материала по сравнению с окружающей атмосферой, т. е. градиентом избыточного давления пара. Чем выше температура в материале (>100° С), тем с большей интенсивностью протекает этот процесс. В общем виде закон переноса влаги (массопроводности) в материалах мате-иатически выражается следующим уравнением [c.155]

Полупрозрачными называют материалы, обладающие конечным пропусканием и поглощением радиации. Перенос энергии в них осуществляется двул1я путями — теплопроводностью и излучением. Феноменологическое описание явления сводится к уравнению сложного лучисто-кондуктив-пого теплообмена (ЛКТ). Изучение свойств материалов указанного класса об.ладает существенными особенностями, причиной которых является невозможность использования классических методов исследования, базирующихся на уравнении Фурье. Развивающаяся теория ЛКТ одновременно с разработкой методов расчета температурных полей в полупрозрачных средах рассматривает способы исключения лучистой составляющей тенлопереноса и выделения истинных значений теплофизических свойств этих веществ. Некоторые аспекты этой большой проблемы рассмотрены в настоящей работе. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...