【摘 要】
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随着人们对环境问题的日益重视,对于气溶胶领域的研究也越发深入。传统对于气溶胶粒子的研究基于Mie理论,该理论适用于球形粒子的计算。但气溶胶粒子的形状并不是单一球形粒子,仅仅基于球形粒子下的气溶胶研究会使结果有较大偏差。因此,对于气溶胶粒子形状的研究具有重要意义。本文基于Mie理论与离散偶极子近似方法对球形与非球形（椭球、圆柱）气溶胶粒子进行光散射特性仿真分析。通过分析不同尺度参数（粒子直径与入射光
【基金项目】
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2016年国家重点研发项目“重点行业固定污染源大气排放高精度在线监测技术研发及应用示范”的课题一:“细/超细颗粒物高精度在线监测技术研发及应用示范”,并用于完成其子任务一:光学散射/衍射颗粒物在线测量技术及其示范应用示,编号:2016YFC0201101-1；
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随着人们对环境问题的日益重视,对于气溶胶领域的研究也越发深入。传统对于气溶胶粒子的研究基于Mie理论,该理论适用于球形粒子的计算。但气溶胶粒子的形状并不是单一球形粒子,仅仅基于球形粒子下的气溶胶研究会使结果有较大偏差。因此,对于气溶胶粒子形状的研究具有重要意义。本文基于Mie理论与离散偶极子近似方法对球形与非球形（椭球、圆柱）气溶胶粒子进行光散射特性仿真分析。通过分析不同尺度参数（粒子直径与入射光波长之比）与不同形状参数比（描述非球形粒子对于球形粒子的偏离程度）的变化,对等体积的球形粒子与非球形粒子的散射因子、吸收因子与总散射系数等参数的改变规律与差异程度,提出一种在尺度参数小于2时,利用后向散射与前向散射的光强比值大小,区分球形与非球形气溶胶粒子的方法,并且该方法也能对不同形状参数比的非球形粒子进行区分。同时本文针对上述提出的区分方法,设计并制作了多角度前后向光强接收传感设备,利用该传感设备与本实验室已有条件搭建实验平台。通过TSI的单分散气溶胶发生器CMAG 3475,产生不同粒径的单分散球形气溶胶粒子,得到实验数据与仿真数据之间的标定参数;然后对正庚烷燃烧后形成的气溶胶粒子进行实验,计算后向角度100°、110°、120°与前向角度40°的散射光强比值,得到所测气溶胶粒子的形状参数比为15/1,说明正庚烷燃烧后的气溶胶粒子为非球形粒子,并且与电镜照片下烷烟颗粒形状相吻合,验证了本文提出方法的正确性。
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