强爆炸早期火球光辐射能谱及与黑体辐射的对比分析

来源 :第六届全国青年计算物理学术交流会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bxybxy0531
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  火球光辐射是强爆炸火球的重要杀伤破坏作用之一,研究其特征对于了解强爆炸的性质、评估其破坏作用,具有重要意义。早期火球的发展,通过光辐射进行能量传递,同时不断加热、压缩周围空气,形成冲击波,在辐射输运与流体的共同作用下,从而形成火球的扩张。因此研究火球光辐射的过程中,必须考虑辐射与流体力学的耦合作用。对于数值模拟来讲,以辐射流体力学为基础,通过建立辐流耦合方程组来描述火球光辐射过程,能够有效给出火球光辐射在时空的分布特征,成为研究火球光辐射的有效手段。目前,对于火球及光辐射的数值模拟研究,普遍采用灰体近似方法,即在处理辐射输运过程中,假定空气吸收系数与光子频率无关,将吸收系数在全谱范围内进行平均计算。灰体近似对于求解火球特征参量及光辐射总能量的分布来说是有效的,但缺少火球光辐射能谱的计算,火球光辐射能谱是研究特定频率范围内光子与物质相互作用的基础,为此本文采用多群方法:认为空气吸收系数与光子频率有关,通过在不同频谱范围内,求解辐射输运过程,空气吸收系数采用分群吸收系数,最后与流体力学过程进行耦合。多群方法的处理模型,能够有效的计算不同频谱范围内光辐射能量分布,同时,由于考虑了不同频谱范围内空气光学性质的差异(空气分群吸收系数),使得光辐射输运过程计算的更为精确。以多群方法为基础,本文计算了给定条件下强爆炸早期火球光辐射分群能谱,给出了不同时空条件下,火球光辐射能谱的分布特征和变化关系。通过与相同温度下的黑体辐射进行对比,结果表明:高温情况下的火球,光辐射能谱与黑体辐射光谱较为接近,而在火球温度较低的时候,逐渐远离黑体光谱:红外部分的光辐射明显强于同温度黑体辐射,与理论预估一致,为进一步分析和研究火球光辐射能谱特征提供参考。
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