半透明介質(zhì)廣泛存在于航天器熱防護(hù)材料、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)羽流、爐膛火焰、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫組件等多個(gè)領(lǐng)域,日常生活中的水、玻璃、空氣、生物組織等也都屬于半透明介質(zhì)的范疇。介質(zhì)的光/熱特性是光輻射傳輸分析、傳熱過(guò)程計(jì)算的理論前提,然而在很多情況下光/熱特性無(wú)法直接測(cè)量,需要采用最優(yōu)化理論重建得到。半透明介質(zhì)光/熱參數(shù)場(chǎng)重建對(duì)于半透明材料無(wú)損檢測(cè)、生物組織醫(yī)學(xué)成像、高溫火焰燃燒診斷等具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,深入開展半透明介質(zhì)多宗量場(chǎng)重建研究具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前在半透明介質(zhì)光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建方面,仍存在成像質(zhì)量差、計(jì)算效率低等問(wèn)題,建立高效準(zhǔn)確的光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建模型仍是目前亟待解決的技術(shù)難題。在光熱參數(shù)場(chǎng)同時(shí)重建方面,目前國(guó)內(nèi)外研究較為欠缺,測(cè)量信號(hào)關(guān)于光學(xué)參數(shù)和熱物性參數(shù)敏感度相差較大導(dǎo)致同時(shí)重建誤差大的問(wèn)題尚未解決,亟需建立準(zhǔn)確穩(wěn)定的光熱參數(shù)場(chǎng)同時(shí)重建模型。本文從激光與半透明介質(zhì)的相互作用出發(fā),對(duì)超短脈沖激光作用下半透明介質(zhì)光學(xué)參數(shù)重建、脈沖激光加熱下半透明介質(zhì)光熱參數(shù)同時(shí)重建及調(diào)制激光激勵(lì)下半透明介質(zhì)光熱參數(shù)場(chǎng)快速同時(shí)重建進(jìn)行系統(tǒng)的研究與分析。具體研究?jī)?nèi)容包括以下五個(gè)方面:首...

【文章頁(yè)數(shù)】：186 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況
        1.2.1 超短脈沖激光在半透明介質(zhì)內(nèi)的輻射傳輸機(jī)理研究
        1.2.2 激光作用下半透明介質(zhì)內(nèi)的輻射導(dǎo)熱耦合換熱研究
        1.2.3 輻射傳輸及耦合換熱反問(wèn)題研究
        1.2.4 半透明介質(zhì)光/熱參數(shù)場(chǎng)重建實(shí)驗(yàn)研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 求解輻射反問(wèn)題的最優(yōu)化理論
    2.1 引言
    2.2 基于隨機(jī)搜索的群體智能優(yōu)化算法
        2.2.1 磷蝦群算法
        2.2.2 群居蜘蛛優(yōu)化算法
        2.2.3 常用智能算法比較
    2.3 基于目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)的梯度優(yōu)化算法
        2.3.1 共軛梯度法
        2.3.2 重啟動(dòng)共軛梯度法
        2.3.3 序列二次規(guī)劃算法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 超短脈沖激光作用下半透明介質(zhì)光學(xué)參數(shù)重建
    3.1 引言
    3.2 半透明介質(zhì)內(nèi)瞬態(tài)輻射傳輸模型
        3.2.1 時(shí)域輻射傳輸模型
        3.2.2 頻域輻射傳輸模型
    3.3 均勻半透明介質(zhì)光學(xué)參數(shù)重建
        3.3.1 均勻光學(xué)參數(shù)重建模型
        3.3.2 正問(wèn)題求解模型驗(yàn)證
        3.3.3 光學(xué)參數(shù)敏感度分析
        3.3.4 光學(xué)參數(shù)重建
    3.4 非均勻半透明介質(zhì)光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建
        3.4.1 基于頻域輻射傳輸伴隨差分方法的光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建
        3.4.2 基于頻域輻射傳輸伴隨方程方法的光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建
        3.4.3 基于時(shí)域輻射傳輸伴隨方程方法的光學(xué)參數(shù)場(chǎng)重建
    3.5 本章小結(jié)
第4章 脈沖激光加熱下半透明介質(zhì)光熱參數(shù)同時(shí)重建
    4.1 引言
    4.2 半透明介質(zhì)內(nèi)輻射導(dǎo)熱耦合換熱模型
    4.3 均勻半透明介質(zhì)光熱參數(shù)同時(shí)重建
        4.3.1 均勻光熱參數(shù)同時(shí)重建模型
        4.3.2 參數(shù)無(wú)量綱化
        4.3.3 光熱參數(shù)敏感度分析
        4.3.4 光熱參數(shù)同時(shí)重建
    4.4 非均勻半透明介質(zhì)光熱參數(shù)場(chǎng)同時(shí)重建
        4.4.1 光熱參數(shù)場(chǎng)同時(shí)重建模型
        4.4.2 敏感度分析
        4.4.3 多階段優(yōu)化策略
        4.4.4 多階段優(yōu)化重建結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 調(diào)制激光激勵(lì)下半透明介質(zhì)光熱參數(shù)快速重建
    5.1 引言
    5.2 鎖相熱成像技術(shù)
        5.2.1 基本原理
        5.2.2 熱波信號(hào)幅值和相位提取
    5.3 鎖相定位重建方法
    5.4 鎖相定位重建結(jié)果與分析
        5.4.1 鎖相定位重建模型
        5.4.2 光熱參數(shù)場(chǎng)快速重建
        5.4.3 異質(zhì)體參數(shù)影響分析
        5.4.4 強(qiáng)散射性半透明介質(zhì)光熱參數(shù)場(chǎng)重建
    5.5 多孔陶瓷材料光熱參數(shù)場(chǎng)重建
    5.6 本章小結(jié)
第6章 半透明介質(zhì)光熱參數(shù)場(chǎng)重建實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
        6.2.1 激光熱源激勵(lì)系統(tǒng)
        6.2.2 光熱信號(hào)采集系統(tǒng)
        6.2.3 熱波信號(hào)分析處理系統(tǒng)
        6.2.4 測(cè)量平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)步驟
    6.3 半透明介質(zhì)光熱參數(shù)場(chǎng)重建
        6.3.1 物理模型描述
        6.3.2 介質(zhì)表面發(fā)射率測(cè)量
        6.3.3 異質(zhì)體尺寸影響研究
        6.3.4 光熱參數(shù)場(chǎng)重建結(jié)果
        6.3.5 異質(zhì)體光熱特性和空間位置聯(lián)合重建
        6.3.6 圓形異質(zhì)體光熱參數(shù)重建
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
論文的創(chuàng)新之處
后續(xù)工作的展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3806145