Оцисик М.Н. - Сложный теплообмен (1074339), страница 13
Текст из файла (страница 13)
На фиг, 2.8 сравниваются экспериментальные и рассчитанные по формуле (2.47) значения относительной зеркальной составляющей отражательной способности р'(0)/р,(0) в зависимости от значений /4/Л. Измеренные и расчетные значения достаточно хорошо согласуются во всеМ рассмотренном интервале значений шероховатости. Бнркбэк и др.[13] определяли экспериментально диффузную составляющую отражательной способности для металлических поверхностей с заданной однородной шероховатостью. Испытуемые поверхности подготавливались путем осаждения пленок чистого алюминия, золота, платины и никеля на образцы из стекла и никеля. Отношения полусферически-напра1зленной отражательной способности 41 шероховатой поверхности к полусферически-направленной отражательной способности идеальной поверхности (/4 = 0,003 мкм) того же материала измерялись при значениях параметра шероховатости /4/Л как меньше, так и больше единицы и при различных углах падения излучения.
Фиг. 2.8. Сравнение рассчитанных и измеренных значений относительной зеркальной составляющей отри>нательной способности р'(О)/р,(0) для случая отражения от образца из алюминизироваппого стекла 112]. С) — измеренные значения; — результаты расчета; а Средпелввд зтвчввя высота шероловвгасчв Длввв волны Фиг. 2.9. Сравнение измеренных и рассчитанных значений зеркальной и направленно-полусферической (диффузной) составляющих отражательной способности для шероховатых стальных образцов [17].
 — угол падения. Биркбэк и др. [13] отметили, что формулы Дэвиса (2.48а) и (2.48в) можно использовать для углов падения до 20'. На фиг. 2.9 приведены результаты сравнения измеренных и рассчитанных по формулам (2.46) и (2.48) значений зеркальной и диффузной составляющих отражательной способности для шероховатых стальных образцов [17]. В экспериментах Сэфвота и Пармера [17] шероховатость составляла 0,05 — 0,3 мкм, й/Л— 0,037 — 0,160, а углы падения 0 — 75'. Расчетные и экспериментальные данные лучше согласуются при меньших углах падения. Торренс и Спэрроу [14] экспериментально определили зеркальную и диффузную составляющие отражательной способности для диэлектрика (плавленой поликристаллической окиси магния), имегощего шероховатость 0,16 — 5,8 мкм, в интервале длин волн 0,5 — 12 мкм при двух углах падения Оь равных 1О н 45'.
За неимением подходящей теории для отражения излучения от шероховатой поверхности диэлектрика оии попытались сопоставить свои эксперименты с теорией Дэвиса. Хотя эта теория, строго говоря, пригодна только для проводников, оказалось, что расчетные значения зеркальной составляющей отражательной способности хорошо согласуются с экспериментальными даннымн для диэлектрика в диапазоне значений относительной среднеквадратичной шероховатости 0 < /4/Л < 0,05; однако прп больших значениях /4/Л имело место расхождение резУльтатов.
88 раааа 2 89 Радиаяиоиима свойства магсриааов Для диффузной составляющей отражательной с б было получено согласования результатов. спосо ности не мы как теоретические, По-видимому, в дальнейшем необходимь лияния шероховатости так и экспериментальные исследования вли поверхности на отражательную способность. По [11] вает иа недостаточность таких параметров, ка ть. ортеус [ ] указытичиая шероховатость и средиеквад а ов, как среднеквадпаесли асп е еление ш др тичный наклон, о Р Р д ероховатости ие является гауссовым. Для д " , собепно ознакомления с ал д ьнейшими теоретическими исследованиями отражения излучения от шероховатой пове хно т во ного ма е поверхности электропроОбс ж диого материала рекомендуем обратиться к к и [18, . 3]. у дение влияния дефектов поверхност н и ге [ , гл.
свойства поверхностей содержится в [19]. ти на радиациопные Реальные поверхности отличаются от идеальн своей шероховатостью, ио также и з ых не только и т. п. В настоя ее е и загрязнением, окислением влияния , том и т. п. настоящее время нет подходящей теории для о писания ны отклонений от идеальности, поэтому тому экспериментальредством определения е измерения являются единственным с радиационных свойств реальных поверхио ". Б р иостей. ыло опубликовано большое число экспериментальны х данных по степени ченоты, отражательной и поглощател но" б Р пове хиостей; нап им ь й спосо ностям реальных р "; р ер, обширные сводки экспериментальных данных содержатся в работах [21 — 25].
Эт ез льтаты б — тн экспериментальные результаты удут обсуждены в конце данной главы ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКИХ ПОЛОСТЕЙ Когда неровности поверхности имеют фо б отей, излучение, падающее па эту пове хность, пспы рму Глу оких пологократиые от аже Т тр ения Так как каждое дополнительное иие п иводнт к п р дополнительному поглощению пад е отражеизлучеиия, о аж тр ательиая способность полости ме п ада ю щего плоской поверхности идентичного мате нала, пе меньше, чем отве стие п р олости. При расчете поглощательной и нзл ° т иой ха акте истик по р р лости требуется решить интегральное у авй и нзчучательиение переноса излучения внутри полости.
Эта за а рассмотрена в гл. 5. лости. та задача будет 24. РАССЕЯНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИМИ ЧАСТИЦАМИ наприме газ с обла м Луч, проходящий через среду, содержащую неодно о р диости, р ассеивается пе р р ком распределенных частиц, погл ца однородностями, а также самой ср, " И м °, о аетгя и дованием рассеяния э е едой. ссле~ия электромагнитных волн занимаются ученые разных специальностей Астрофизики обычно имеют дело с рас- сеянием излучения космической пылью, химики и биохимики— с рассеянием света коллоидными растворами, физики и инженеры-электрики — с рассеянием радиоволн и т.
д. Важная задача в рассеянии излучения частицами — установить связь свойств частиц [т. е. размера, формы, показателя преломления) с угловым распределением рассеянного излучения и с поглощением излучения частицами Поэтому для изучения рассеяния электромагнитных волн были проведены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования. Рэлей получил простое решение для рассеяния излучения сферическими частицами, размеры которых малы по сравнению с длиной волны излучения. За этой работой последовала сформулированная Ми [26] более общая теория поглощения и рассеяния излучения малыми однородными частицами, имеющими простую геометрическую форму, такую, как сфера или круговой цилиндр В теории Ми, основанной иа решении уравнений Максвелла, рассматривается идеализированная ситуация, а именно простая сферическая частица из однородного, изотропного материала, помещенная в однородную, изотропную, диэлектрическу|о, безграцпчную среду н облучаемая плоскими волнами, распространяющимися в определенном направлении Диэлектрическая сферическая частица пе поглощает излучение, электропроводная сферическая частица частично поглощает, частично рассеивает и частично пропускает падающее излучение.
Вывод решения Ми, а также магематическне и физические аспекты его теории, кроме оригинальной работы, содержатся в книгах [27— 29]. Решения для амплитуды рассеянной волны имеют вид сложных рядов, содержащих функции Риккати — Бесселя и функции Рцккати — Гаикеля возрастающего порядка Приспособление решения Ми для машинных вычислений рассматривается в книге [30] Результаты решения Ми наиболее полезны для определения коэффициентов поглощения и рассеяния, а также иидикатрисы рассеяния для сферических частиц, взвешенных в диэлектрической среде, при условии, что частицы достаточно удалены друг оз друга.
Были проведены специальные эксперименты для определения минимального расстояния между сферическими частицами, гарантирующего независимое рассеяние. Оказалось, что интерференцией можно пренебречь, если расстояние между центрами сферических частиц больше трех диаметров. В большинстве практических задач частицы разделены гораздо большими расстояниями. Вместе с тем необходимо знать и недостатки теории Ми. В ней рассматривается идеализированный случай, а именно отдельная сферическая частица, которая действует как независимый точечный рассецватель'в безграничной среде, тогда как рассеивателн, встречающиеся в большинстве практических приложений, имеют произвольную геометрическую форму, 90 Глава 2 91 Радианиолиые свойства материалов (2.51а) (2.516) ПАРАМЕТРЫ ТЕОРИИ МИ (2.52 а) ал и (х) [ и' (у)(>(>„(у)] — >и„-„(х) ат>у„(х) [>)„(у)(>у„(у)] — >(>„(х) атх„(х) [>)>„(у)/>)>„(у)] — Г„(х) (2.526) (2.52в) т — „/ — 1, (2.52г) Однако пока иет подходящей теории для определешш рассеяния излучения частицами произвольной формы и ориентации с различными свойствами и сложной структурой.
Поэтому экспе и- мент является едииственпым средством определения характеристик рассеяния в таких случаях. Рассмотрим теперь результаты теории Ми, поскольку это единственная обшая теория, имеюшаяся в настоящее время, и ее результаты полезны во многих идеализированных случаях. В обшем случае отдельная сферическая частица, помещенная на пути плоской электромагнитной волны, рассеивает и поглошает некоторую часть ее энергии. Отношение потока энергии, рассеиваемого сферой, к потоку энергии, падающему на единицу площади, называется сечением рассеяния при рассматриваемой частоте и обозначается С,. Аналогично можно определить сечение поглои(ения С, и сечение ослабления С,. По определению, сумма сечений поглощения и рассеяния равна сеченшо ослабления, поэтому можно записать С, + С, = С,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
