研究目的
开发一种蒙特卡罗光线追踪方法，用于求解由非结构化网格离散化的三维灰色半透明介质中的辐射传热问题，并通过与既往研究的对比进行验证，同时考察其在辐射-传导耦合传热问题中的应用。
研究成果
所开发的MCRTM方法能有效求解非结构化网格下复杂三维几何体的辐射传热问题，与基准案例吻合良好，且因辐射分布因子具有可复用性，具备与其他传热模型集成的潜力。
研究不足
该方法在处理大量网格时耗时较长，尤其在散射介质中更为明显，且其准确性依赖于特定的截断值和随机数序列。
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一种求解三维灰体半透明介质辐射传热的非结构化蒙特卡罗光线追踪方法
DOI：10.1016/j.jqsrt.2018.12.035
期刊：Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
出版年份：2019
更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要：
蒙特卡罗光线追踪法（MCRTM）因其高精度和灵活性而被广泛用于求解辐射传输方程（RTE）。本文针对采用三维非结构化网格离散的复杂几何形状灰体半透明介质辐射换热问题，开发了一种MCRTM方法。提出了基于非结构化四节点四面体单元的射线随机发射位置生成新算法，并依据比尔定律进行光线追踪计算。同时利用辐射分布因子计算加载至网格的辐射源项。通过分别对比立方腔体、三维L形腔体和三维椭圆腔体的现有研究结果验证了本方法的准确性，进而考察了圆柱腔体内的辐射-导热耦合传热问题。所有对比均表明该方法与既有案例吻合良好，能良好适应各类复杂几何形状。此外，由于源项通过可复用的辐射分布因子计算（只要体积辐射特性不变），在与导热、对流、燃烧等其他传热模型耦合时具有显著优势。
作者：
Chao Fan，Xiao-Lei Li，Xin-Lin Xia，Chuang Sun
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