Влияние пространственно-зависимого альбедо однократного рассеяния на перенос излучения

Важным параметром для описания переноса излучения в ослабляющей среде является альбедо однократного рассеяния, характеризующее соотношение между процессами рассеяния и поглощения в среде. При рассмотрении радиационного и комбинированного теплообмена альбедо обычно принимается постоянным, что позволяет упростить решение задачи. В то же время оптические свойства могут меняться по глубине среды. В данной работе проведен численный анализ поля излучения в плоском слое поглощающей, рассеивающей, излучающей среды с меняющимся по толщине альбедо однократного рассеяния. Для решения уравнения переноса излучения использован модифицированный метод средних потоков (СП-метод), с помощью которого учитывается широкий круг оптических параметров: зависимость оптических свойств от длины волны падающего излучения, анизотропия рассеяния, отражательная способность на границах слоя. Расчеты выполнены для различных альбедо, описывающих изменение с глубиной соотношения рассеяния и поглощения в ослаблении потока излучения в слое. Полученные результаты свидетельствуют о заметном влиянии профиля альбедо на поле излучения в слое ослабляющей среды и, соответственно, о важности корректного учета данного параметра при решении задач радиационного и комбинированного теплообмена.

1. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. Москва: Мир; 1976.

2. Modest MF. Radiative Heat Transfer, Second ed. New York: Acad. Press. 2003

3. Cengel YA, Özişik MN. Radiation transfer in an anisotropically scattering plane-parallel medium with space-dependent albedo ω(x). Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1985;34(3):263-270.

4. Haggag MH, Machali HM, Madkour M. The solution of radiation transfer problem for a slab with space-dependent albedo and anisotropic scattering. Astrophys Space Sci. 1988;147:295–306.

5. Lobato FS, Steffen JrV, Neto AS. Estimation of space-dependent single scattering albedo in a radiative transfer problem using differential evolution. Inverse Problems in Science and Engineering.2012;20(7):1043–1055.

6. Warren SG. Optical properties of snow. Rev. Geophys. Space Phys.1982;20:67-89.

7. Рубцов Н.А., Тимофеев А.М., Саввинова Н.А. Комбинированный теплообмен в полупрозрачных средах. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2003.

8. Тимофеев А.М. Влияние оптических свойств на радиационно-кондуктивный теплообмен в двухслойной полупрозрачной системе. Теплофизика и аэромеханика. 2020;27(1):135-142.

9. Слепцов С.Д., Саввинова Н.А. Численное исследование теплового состояния слоя анизотропно рассеивающего излучение льда. Теплофизика и аэромеханика. 2021;28(6):957-962.