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火灾烟颗粒分形模型和球形模型光散射的比较研究

张青 邓小玖 张启兴 李耀东 张永明

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火灾烟颗粒分形模型和球形模型光散射的比较研究

张青, 邓小玖, 张启兴, 李耀东, 张永明

Comparative study on fractal model and spherical model of fire smoke particles for light scattering

Zhang Qing, Deng Xiao-Jiu, Zhang Qi-Xing, Li Yao-Dong, Zhang Yong-Ming
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  • 对烟颗粒的光散射进行模拟计算是研究火灾烟颗粒光散射特性的重要手段,目前对于火灾烟颗粒光散射的数值计算多采用球形或椭球模型.实际上,火灾烟颗粒的形貌与球形和椭球均存在着显著差异.扫描电子显微镜图像表明,烟颗粒具有近似分形的结构.本文利用离散偶极近似方法计算了随机取向的火灾烟颗粒分形凝团以及同体积的球形颗粒的光散射Muller矩阵,并对两者的归一化Muller矩阵元素随散射角的分布进行了比较.研究表明:火灾烟颗粒分形模型和球形模型的归一化矩阵元素F11(θ)/
    It is important to research light scattering from fire smoke particles by numerical calculation. Traditionally, spherical or spheroid models were used to approximate the shape of smoke particles for light scattering calculations. But actually, smoke particles have a similar fractal structure, which is different from spherical structure. Using the discrete-dipole approximation method, the light scattering Muller matrices were computed for the randomly oriented fractal aggregate, as well as the spherical particle with the same aggregate volume, and then their normalized Muller matrix elements were compared. The results indicate that the angular distributions of the normalized matrix elements F11(θ)/F11(0), F22(θ)/F11(θ) and F34(θ)/F11(θ) have significant differences between the fractal model and spherical model. We can discriminate spherical non-fire aerosols from smoke particles, using the difference of F22(θ)/F11(θ) between fractal model and spherical model.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50776084)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20060358018)资助的课题.
    [1]

    Xie Q Y, Zhang Y M, Yuan H Y, Qiao L F, Jiang Y L 2006 J. Univ. Sci. Technol. China 36 320 (in Chinese) [谢启源、张永明、袁宏永、赵建华、乔利锋、蒋亚龙 2006 中国科学技术大学学报 36 320]

    [2]

    Shu X M, Fang J, Shao Q, Yuan H Y 2005 J. Engng. Sci. China 7 0045 (in Chinese) [疏学明、方 俊、邵 荃、袁宏永 2005 中国工程科学 7 0045]

    [3]

    Loepfe M, Ryser P, Tompkin C, Wieser D 1997 Fire Saf. J. 29 185

    [4]

    Zhao J H, Yuan H Y, Fan W C, Chen T 2002 Acta Phys. Sin. 51 700 (in Chinese) [赵建华、袁宏永、范维澄、陈 涛 2002 物理学报 51 700]

    [5]

    Lumme K, Rahola J, Hovenie J W 1997 Icarus 126 455

    [6]

    Kimura H 2001 J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 70 581

    [7]

    Manickavasagam S, Menguc M P 1997 Appl. Opt. 36 1337

    [8]

    Lei C X, Zhang H F, Liu H F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7168 (in Chinese) [类成新、张化福、刘汉法 2009 物理学报 58 7168]

    [9]

    Huang C J, Liu Y F, Wu Z S 2007 Acta Phys. Sin. 56 4068 (in Chinese) [黄朝军、刘亚锋、吴振森 2007 物理学报 56 4068]

    [10]

    Sun X M, Shen J, Wei P Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 6222 (in Chinese) [孙贤明、申 晋、魏佩瑜 2009 物理学报 58 6222]

    [11]

    Dai B, Luo X D, Wang Y W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3864 (in Chinese) [戴 兵、罗向东、王亚伟 2009 物理学报 58 3864]

    [12]

    Filippov A V, Zurita M, Rosner D E 2000 J. Colloid Interfac. Sci. 229 261

    [13]

    Shu X M, Fang J, Shen S F, Liu Y J, Yuan H Y, Fan W C 2006 Acta Phys. Sin. 55 4466 (in Chinese) [疏学明、方 俊、申世飞、刘勇进、袁宏永、范维澄 2006 物理学报 55 4466]

    [14]

    Küylü V , Faeth G M 1995 Combust. Flam. 100 621

    [15]

    Qiao L F, Zhang Y M, Xie Q Y, Fang J, Wang J J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6736 (in Chinese) [乔利锋、张永明、谢启源、方 俊、王进军 2007 物理学报 56 6736 ]

    [16]

    Klusek C, Manickavasagam S, Mengü M P 2003 J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 79 839

    [17]

    Mishchenko M I, Travis L D, Lacis A A 2002 Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles (UK:Cambridge University Press ) pp115, 83, 139

    [18]

    Draine B T, Flatau P J 1994 J. Opt. Soc. Am. A 11 1491

    [19]

    Rao R Z 1998 Acta Phys. Sin. 47 1790 (in Chinese) [饶瑞中 1998 物理学报 47 1790]

  • [1]

    Xie Q Y, Zhang Y M, Yuan H Y, Qiao L F, Jiang Y L 2006 J. Univ. Sci. Technol. China 36 320 (in Chinese) [谢启源、张永明、袁宏永、赵建华、乔利锋、蒋亚龙 2006 中国科学技术大学学报 36 320]

    [2]

    Shu X M, Fang J, Shao Q, Yuan H Y 2005 J. Engng. Sci. China 7 0045 (in Chinese) [疏学明、方 俊、邵 荃、袁宏永 2005 中国工程科学 7 0045]

    [3]

    Loepfe M, Ryser P, Tompkin C, Wieser D 1997 Fire Saf. J. 29 185

    [4]

    Zhao J H, Yuan H Y, Fan W C, Chen T 2002 Acta Phys. Sin. 51 700 (in Chinese) [赵建华、袁宏永、范维澄、陈 涛 2002 物理学报 51 700]

    [5]

    Lumme K, Rahola J, Hovenie J W 1997 Icarus 126 455

    [6]

    Kimura H 2001 J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 70 581

    [7]

    Manickavasagam S, Menguc M P 1997 Appl. Opt. 36 1337

    [8]

    Lei C X, Zhang H F, Liu H F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7168 (in Chinese) [类成新、张化福、刘汉法 2009 物理学报 58 7168]

    [9]

    Huang C J, Liu Y F, Wu Z S 2007 Acta Phys. Sin. 56 4068 (in Chinese) [黄朝军、刘亚锋、吴振森 2007 物理学报 56 4068]

    [10]

    Sun X M, Shen J, Wei P Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 6222 (in Chinese) [孙贤明、申 晋、魏佩瑜 2009 物理学报 58 6222]

    [11]

    Dai B, Luo X D, Wang Y W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3864 (in Chinese) [戴 兵、罗向东、王亚伟 2009 物理学报 58 3864]

    [12]

    Filippov A V, Zurita M, Rosner D E 2000 J. Colloid Interfac. Sci. 229 261

    [13]

    Shu X M, Fang J, Shen S F, Liu Y J, Yuan H Y, Fan W C 2006 Acta Phys. Sin. 55 4466 (in Chinese) [疏学明、方 俊、申世飞、刘勇进、袁宏永、范维澄 2006 物理学报 55 4466]

    [14]

    Küylü V , Faeth G M 1995 Combust. Flam. 100 621

    [15]

    Qiao L F, Zhang Y M, Xie Q Y, Fang J, Wang J J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6736 (in Chinese) [乔利锋、张永明、谢启源、方 俊、王进军 2007 物理学报 56 6736 ]

    [16]

    Klusek C, Manickavasagam S, Mengü M P 2003 J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 79 839

    [17]

    Mishchenko M I, Travis L D, Lacis A A 2002 Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles (UK:Cambridge University Press ) pp115, 83, 139

    [18]

    Draine B T, Flatau P J 1994 J. Opt. Soc. Am. A 11 1491

    [19]

    Rao R Z 1998 Acta Phys. Sin. 47 1790 (in Chinese) [饶瑞中 1998 物理学报 47 1790]

  • [1] 杜啸颖, 俞振华. 分形格点中伊辛模型的临界行为. 物理学报, 2023, 72(8): 080503. doi: 10.7498/aps.72.20222432
    [2] 钟鸣宇, 奚亮, 司福祺, 周海金, 王煜. 基于稀疏优化的烟羽断层重建方法. 物理学报, 2019, 68(16): 164205. doi: 10.7498/aps.68.20190268
    [3] 宋堃, 高太长, 刘西川, 印敏, 薛杨. 基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法. 物理学报, 2017, 66(15): 154301. doi: 10.7498/aps.66.154301
    [4] 屈少华, 曹万强. 球形无规键无规场模型研究弛豫铁电体极化效应. 物理学报, 2014, 63(4): 047701. doi: 10.7498/aps.63.047701
    [5] 杨毅, 唐刚, 宋丽建, 寻之朋, 夏辉, 郝大鹏. 分形基底上受限固-固模型动力学性质的数值模拟研究. 物理学报, 2014, 63(15): 150501. doi: 10.7498/aps.63.150501
    [6] 孙悟, 邓小玖, 李耀东, 张永明, 郑赛晶, 王维妙. 双波长抗干扰光电感烟探测机理. 物理学报, 2013, 62(3): 030201. doi: 10.7498/aps.62.030201
    [7] 张永伟, 唐刚, 韩奎, 寻之朋, 谢裕颖, 李炎. 分形基底上刻蚀模型动力学标度行为的数值模拟研究. 物理学报, 2012, 61(2): 020511. doi: 10.7498/aps.61.020511
    [8] 杨娟, 卞保民, 彭刚, 李振华. 随机信号双参数脉冲模型的分形特征. 物理学报, 2011, 60(1): 010508. doi: 10.7498/aps.60.010508
    [9] 邢长明, 刘方爱. 基于Sierpinski分形垫的确定性复杂网络演化模型研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1608-1614. doi: 10.7498/aps.59.1608
    [10] 李寅阊, 张兆部, 涂洪恩, 刘锐, 胡海云, 厚美瑛. 分仓颗粒布居分聚现象的通量模型. 物理学报, 2009, 58(8): 5857-5863. doi: 10.7498/aps.58.5857
    [11] 黄群星, 刘 冬, 王 飞, 严建华, 池 涌, 岑可法. 非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7928-7936. doi: 10.7498/aps.57.7928
    [12] 杨俊岭, 郭立新, 万建伟. 基于未充分发展海谱的分形海面模型及其电磁散射研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2106-2114. doi: 10.7498/aps.56.2106
    [13] 乔利锋, 张永明, 谢启源, 方 俊, 王进军. 火灾烟颗粒的分形结构形状模拟与光散射计算. 物理学报, 2007, 56(11): 6736-6741. doi: 10.7498/aps.56.6736
    [14] 王运华, 郭立新, 吴振森. 改进的二维分形模型在海面电磁散射中的应用. 物理学报, 2006, 55(10): 5191-5199. doi: 10.7498/aps.55.5191
    [15] 疏学明, 方 俊, 申世飞, 刘勇进, 袁宏永, 范维澄. 火灾烟雾颗粒凝并分形特性研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4466-4471. doi: 10.7498/aps.55.4466
    [16] 孙春峰. 钻石分形晶格上Ising模型的配分函数与关联函数. 物理学报, 2005, 54(8): 3768-3773. doi: 10.7498/aps.54.3768
    [17] 齐红基, 黄立华, 邵建达, 范正修. Kuramoto-Sivashinsky与Karda-Parisi-Zhang模型中生长界面分形特性研究. 物理学报, 2003, 52(11): 2743-2749. doi: 10.7498/aps.52.2743
    [18] 李英, 孔祥木, 黄家寅. X分形晶格上Gauss模型的临界性质. 物理学报, 2002, 51(6): 1346-1349. doi: 10.7498/aps.51.1346
    [19] 许曼华, 魏铭鉴. 非球形颗粒形散函数的计算方法. 物理学报, 1997, 46(12): 2389-2393. doi: 10.7498/aps.46.2389
    [20] 张济忠. 氧化钼分形生长的核晶凝聚模型. 物理学报, 1992, 41(8): 1302-1307. doi: 10.7498/aps.41.1302
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-08
  • 修回日期:  2009-12-10
  • 刊出日期:  2010-05-05

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