红外热波检测技术被应用于零部件或设备内部缺陷及故障的检测与定量识别。本文建立了半无限材料中圆柱绝热缺陷在超短激光脉冲辐照下的非傅里叶热传导波动模型, 在采用波函数展开法和镜像法研究热波散射正问题的基础上, 运用遗传算法对亚表面缺陷深度进行反演, 实际测量温度取热波散射正问题计算得到的材料表面温度, 并且分析讨论了测温点数目、入射频率等因素对反演结果的影响。数值实验结果证明了该方法的有效性。与 L-M法和共轭梯度法相比, 该方法在反演的精度及速度上都有较为良好的表现。
超短激光脉冲 非傅里叶热传导 导热反问题 遗传算法 ultra-short laser pulse, Non- Fourier law, inverse
同济大学 机械与能源工程学院, 上海 201804
基于非傅里叶热传导方程，采用复变函数法和镜像法，研究了含双圆柱亚表面缺陷板条材料热波散射的温度场，并给出了热波散射温度场的解析解。分析了入射波波数、热扩散长度、缺陷的埋藏深度以及板条材料的厚度等对板条表面温度分布的影响。温度波由调制光束在材料表面激发，缺陷表面的边界条件为绝热。该分析方法和数值结果可为工程材料结构的传热分析、热波成像和材料内部缺陷评估，以及热物理反问题研究提供参考。
非傅里叶热传导方程 复变函数法 双圆柱亚表面缺陷 表面温度分布 板条材料 non-Fourier’s heat conduction equation complex function method two subsurface cylindrical defects surface temperature slab material 强激光与粒子束
2015, 27(11): 119003
同济大学 机械与能源工程学院, 上海 200092
针对半无限体内亚表面含双圆柱异质缺陷问题, 基于非傅里叶热传导方程, 采用波函数展开法和镜像法, 研究了异质体缺陷的热波多重散射与温度分布, 并给出了亚表面异质双圆柱热波多重散射的一般解。通过数值计算, 给出了不同物理参数和几何参数下亚表面异质双圆柱的材料表面温度分布曲线, 分析了各参数对材料表面温度分布的影响, 特别是热波本身特性与缺陷性质的影响。研究成果可望为工程材料结构亚表面异质缺陷的无损检测和安全评定提供理论基础与参考数据。
非傅里叶热传导 波函数展开法 镜像法 热波多重散射 异质缺陷 non-Fourier law wave function expansion method method of images thermal multiple scattering heterogeneous subsurface defect
福建师范大学 激光与光电子技术研究所 医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州 350007
对描述激光辐照生物组织光热响应的经典生物热传递模型和生物热波模型进行比较,分析两种模型的适用条件及影响因素。结果表明,当激光辐照时间接近或小于生物组织热释放时间时,基于生物热波模型的结果与经典生物热传导模型的结果差异明显,采用后者对热损伤进行评估引起的误差较大。对于生物热波模型,考察点所在深度越浅,非傅里叶导热特征越明显。比较两种生物热传导模型,第一层血液灌注率和吸收系数对辐射原点的瞬态温度分布均有影响,但不改变其热特征。
医用光学 Pennes生物热传递 非傅里叶热传导 热损伤评估 生物组织
