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

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。