Radiatsiya (radiometriya) - Radiosity (radiometry)

Radiatsiya
Umumiy belgilar	${displaystyle J_ {mathrm {e}}}$
Boshqa birliklar	erg · sm−2· Lar−1
Yilda SI asosiy birliklari	V · m−2
Hajmi	M T−3

Yilda radiometriya, radiosity bo'ladi nurli oqim maydon birligi uchun sirtni qoldirish (chiqaradigan, aks ettiradigan va uzatadigan) va spektral radiosity bu birlikning sirt radiositesidir chastota yoki to'lqin uzunligi yoki yo'qligiga qarab spektr chastota yoki to'lqin uzunligining funktsiyasi sifatida qabul qilinadi.^[1] The SI birligi radiosity bu vatt kvadrat metr uchun (Vt / m²), chastotadagi spektral radiosite kvadrat metr uchun vatt gerts (V · m⁻²· Hz⁻¹) va to'lqin uzunligidagi spektral radiositaning har kvadrat metri uchun vatt (Vt · m)⁻³) - odatda nanometr uchun kvadrat metr uchun vatt (V · m⁻²· Nm⁻¹). The CGS birligi erg sekundiga kvadrat santimetr uchun (erg · sm⁻²· Lar⁻¹) ko'pincha ishlatiladi astronomiya. Radiatsiya ko'pincha chaqiriladi intensivlik^[2] radiometriyadan tashqari fizikaning boshqa sohalarida, ammo radiometriyada bu foydalanish chalkashlikka olib keladi nurli intensivlik.

Matematik ta'riflar

Radiatsiya

Radiatsiya a sirt, belgilangan J_e ("baquvvat" uchun "e", chalkashmaslik uchun fotometrik miqdorlar), sifatida belgilanadi^[3]

${displaystyle J_ {mathrm {e}} = {frac {qisman Phi _ {mathrm {e}}} {qisman A}} = J_ {mathrm {e, em}} + J_ {mathrm {e, r}} + J_ {mathrm {e, tr}},}$

qayerda

• ∂ bu qisman lotin belgi;
• Φ_e nurli oqimdir ketish (chiqarilgan, aks ettirilgan va uzatilgan);
• A bu maydon;
• J_{e, em} = M_e bo'ladi chiqarilgan sirt radiositesining tarkibiy qismi, ya'ni uni chiqish;
• J_{e, r} bo'ladi aks ettirilgan sirt radioaktivligining tarkibiy qismi;
• J_{e, tr} bo'ladi uzatildi sirt radiositesining tarkibiy qismi.

Uchun shaffof emas yuzasi, uzatildi radiosity komponenti J_{e, tr} yo'qoladi va faqat ikkita komponent qoladi:

${displaystyle J_ {mathrm {e}} = M_ {mathrm {e}} + J_ {mathrm {e, r}}.}$

Yilda issiqlik uzatish, ushbu ikkita omilni bir radiositatsiya atamasiga birlashtirish bir nechta sirtlar o'rtasida aniq energiya almashinuvini aniqlashga yordam beradi.

Spektral radiosity

Chastotadagi spektral radiosity a sirt, belgilangan J_{e, ν}, deb belgilanadi^[3]

${displaystyle J_ {mathrm {e}, u} = {frac {qisman J_ {mathrm {e}}} {qisman u}},}$

qayerda ν chastota.

To'lqin uzunligidagi spektral radiosity a sirt, belgilangan J_{e, λ}, deb belgilanadi^[3]

${displaystyle J_ {mathrm {e}, lambda} = {frac {qisman J_ {mathrm {e}}} {qisman lambda}},}$

qayerda λ to'lqin uzunligi.

Radiatsiya usuli

Shaffof bo'lmagan sirtning ikkita radiosity komponentlari.

An radiosity shaffof emas, kulrang va tarqoq sirt tomonidan berilgan

${displaystyle J_ {mathrm {e}} = M_ {mathrm {e}} + J_ {mathrm {e, r}} = varepsilon sigma T ^ {4} + (1-varepsilon) E_ {mathrm {e}},}$

qayerda

• ε bo'ladi emissiya ushbu sirt;
• σ bu Stefan-Boltsman doimiysi;
• T bu sirtning harorati;
• E_e bo'ladi nurlanish bu yuzaning.

Odatda, E_e noma'lum o'zgaruvchidir va atrofdagi sirtlarga bog'liq bo'ladi. Shunday qilib, agar sirt bo'lsa men tomonidan urilmoqda nurlanish boshqa sirtdan j, keyin yuzaga tushadigan radiatsiya energiyasi men bu E_e,ji A_men = F_ji A_j J_e,j qayerda F_ji bo'ladi ko'rish omili yoki shakl omili, sirtdan j yuzasiga men. Shunday qilib, sirt nurlanishi men maydonning birlik yuzasiga to'g'ri keladigan boshqa barcha sirtlarning radiatsiya energiyasining yig'indisidir A_men:

${displaystyle E_ {mathrm {e}, i} = {frac {sum _ {j = 1} ^ {N} F_ {ji} A_ {j} J_ {mathrm {e}, j}} {A_ {i}} }.}$

Endi esa o'zaro bog'liqlik ko'rish omillari uchun bog'liqlik F_ji A_j = F_ij A_men,

${displaystyle E_ {mathrm {e}, i} = sum _ {j = 1} ^ {N} F_ {ij} J_ {mathrm {e}, j},}$

va nurlanishni radioaktivlik tenglamasiga almashtirish ishlab chiqaradi

${displaystyle J_ {mathrm {e}, i} = varepsilon _ {i} sigma T_ {i} ^ {4} + (1-varepsilon _ {i}) sum _ {j = 1} ^ {N} F_ {ij } J_ {mathrm {e}, j}.}$

Uchun N har bir sirt uchun ushbu summa hosil bo'ladi N chiziqli tenglamalar bilan N noma'lum radiosiyalar,^[4] va N noma'lum harorat. Faqatgina bir nechta sirtli muhofaza uchun bu qo'l bilan amalga oshirilishi mumkin. Ammo, ko'p sirtli xona uchun, chiziqli algebra va kompyuter kerak.

Radiozitlar hisoblab chiqilgandan so'ng, sirtdagi aniq issiqlik uzatilishini kiruvchi va chiquvchi energiya o'rtasidagi farqni topish orqali aniqlash mumkin:

${displaystyle {nuqta {Q}} _ {i} = A_ {i} (J_ {mathrm {e}, i} -E_ {mathrm {e}, i}).}$

Radiatsiya uchun tenglamadan foydalanish J_e,men = ε_menσT_men⁴ + (1 − ε_men)E_e,men, nurlanishni olish uchun yuqoridan yo'q qilish mumkin

${displaystyle {nuqta {Q}} _ {i} = {frac {A_ {i} varepsilon _ {i}} {1-varepsilon _ {i}}} (sigma T_ {i} ^ {4} -J_ {mathrm {e}, i}) = {frac {A_ {i} varepsilon _ {i}} {1-varepsilon _ {i}}} (M_ {mathrm {e}, i} ^ {circ} -J_ {mathrm { e}, i}),}$

qayerda M_e,men^° chiqishi a qora tan.

O'chirish o'xshashligi

Faqatgina bir nechta sirtdan iborat bo'lgan korpus uchun tizimni analog bilan ifodalash ko'pincha osonroq bo'ladi elektron to'plamini echishdan ko'ra chiziqli radiosity tenglamalari. Buning uchun har bir sirtdagi issiqlik uzatilishi quyidagicha ifodalanadi

${displaystyle {nuqta {Q_ {i}}} = {frac {M_ {mathrm {e}, i} ^ {circ} -J_ {mathrm {e}, i}} {R_ {i}}},}$

qayerda R_men = (1 − ε_men)/(A_menε_men) bo'ladi qarshilik yuzaning

Xuddi shunday, M_e,men^° − J_e,men radioaktivlikni olib tashlagan qora tanadan chiqish va "potentsial farq" bo'lib xizmat qiladi. Ushbu miqdorlar an miqdoriga o'xshash tarzda tuzilgan elektr davri V = IQ.

Endi sirtdan issiqlik uzatish uchun shunga o'xshash tahlilni amalga oshirmoqdamiz men yuzasiga j,

${displaystyle {nuqta {Q}} _ {ij} = A_ {i} F_ {ij} (J_ {mathrm {e}, i} -J_ {mathrm {e}, j}) = {frac {J_ {mathrm { e}, i} -J_ {mathrm {e}, j}} {R_ {ij}}},}$

qayerda R_ij = 1/(A_men F_ij).

Chunki yuqoridagilar o'rtasida yuzalar, R_ij bu sirtlar orasidagi bo'shliqning qarshiligi va J_e,men − J_e,j potentsial farqi sifatida xizmat qiladi.

Yuzaki elementlar va kosmik elementlarni birlashtirib, sxema hosil bo'ladi. Issiqlik uzatish mos potentsial farqi va yordamida amalga oshiriladi teng qarshilik, tahlil qilishda ishlatiladigan jarayonga o'xshash elektr zanjirlari.

Boshqa usullar

Radiosozlik usuli va elektron o'xshashlikda modelni soddalashtirish uchun bir nechta taxminlar qilingan. Eng ahamiyatlisi shundaki, sirt tarqoq emitentdir. Bunday holda, radioaktivlik aks etuvchi nurlanishning tushish burchagiga bog'liq emas va bu ma'lumotlar tarqoq sirt. Biroq, aslida, radiosity a ga ega bo'ladi ko'zoynakli aks ettirilgan qism nurlanish. Shunday qilib, ikki sirt orasidagi issiqlik uzatish ikkalasiga ham bog'liq ko'rish omili va aks etgan nurlanish burchagi.

Bundan tashqari, sirt kulrang tanadir, ya'ni uning emissivligi radiatsiya chastotasi yoki to'lqin uzunligidan mustaqil deb taxmin qilingan. Ammo, agar radiatsiya spektri diapazoni katta bo'lsa, bunday bo'lmaydi. Bunday dasturda radioaktivlikni spektral va keyin hisoblash kerak birlashtirilgan radiatsiya spektri oralig'ida.

Yana bir taxmin - bu sirt izotermik. Agar u bo'lmasa, unda radioaktivlik sirt bo'ylab joylashishiga qarab o'zgaradi. Biroq, bu muammo kerakli aniqlik olinmaguncha sirtni kichikroq elementlarga ajratish yo'li bilan hal qilinadi.^[4]

SI radiometriya birliklari

Shuningdek qarang

• Nurlanish
• Yorqin oqim
• Spektral oqim zichligi

Adabiyotlar