Стр. 6 - В.В. Леонов - Моделирование отражающей поверхности концентратора высокотемпературной солнечной энергоустановки космического назначения

Рис. 3. Отклонение нормали к по-
верхности в точке M , моделирующее
грань dS шероховатой поверхности
Анализ основных подходов к
описанию распространения радиа-
ционных тепловых потоков с уче-
том влияния макро- и микронеров-
ностей (шероховатости) на радиа-
ционные свойства отражающих по-
верхностей показал, что поток из-
лучения удобно представить в ви-
де набора пучков излучения [7], а
отражающую поверхность в этом
случае в виде набора малых зеркал
с различной ориентацией. При таком представлении пучки излучения,
моделирующие световой луч, отражаются частично в направлении,
противоположном углу падения, т.е. зеркально, и частично в разные
стороны, т.е. диффузно. Такой подход позволяет рассматривать излуче-
ние с позиции геометрической оптики, что заложено в пучковой моде-
ли, сохраняя соответствие получаемых результатов реальной картине
распространения излучения, отраженного от шероховатой поверхно-
сти.
Основываясь на этом представлении, отражение от шероховатой
поверхности можно рассматривать как зеркальное, т.е. происходящее
в соответствии с законом Декарта–Снеллиуса [2]
~lr = ~li − 2~n 0 (~n 0 ∙ ~li ),
с учетом отклонения нормали к поверхности в точке падения пучка
излучения. Здесь ~lr и ~li — направляющие векторы отраженного и па-
дающего луча соответственно, ~n 0 — вектор нормали к поверхности с
учетом шероховатости (рис. 3). При этом отклонение нормали доста-
точно хорошо описывается нормальным законом распределения зна-
чений среднеквадратического наклона sш шероховатости для поверх-
ностей с заданной степенью обработки, определяемой соотношением
[2, 7]
sш =
√2hш
mш
,
где hш — среднеквадратическая высота шероховатости, mш — шаг ше-
роховатости.
Приведенный ранее подход к моделированию шероховатой поверх-
ности позволяет закладывать в геометрическую модель только мега-
неровности, а макро- и микронеровности учитывать непосредственно
в точке падения пучка излучения (см. рис. 3).
Расчет характеристик ЗКС. Для реализации приведенной мо-
дели отражающей поверхности были разработаны соответствующие
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012 97