
TPI_slaydy
.pdf
Исследование F(y)
F(y) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
y [0, ∞[ |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2κ D |
|
|
|
|
|
F( y) ≡ |
|
|
−ctg y |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
y0 |
|
|
|
|
|
|
1. |
Определим F(y→0) |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неопределенность 0/0 раскры- |
|||||||||||||
|
|
|
F(0)=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваем по правилу Лопиталя |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Знак производной |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
dF( y) |
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
= − |
|
|
+ |
|
> 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
y = y − |
y3 |
+ |
y5 |
−L |
|||||||||||||
|
|
|
dy |
|
y2 |
|
sin2 y |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3! |
5! |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y > sin y |
|
|
|
|
|
|
При |
|
ν Σf > Σa |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
есть положительное решение |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
y0 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
для r = R |
> 0 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
κ |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Огородников И.Н. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теория переноса излучения |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

3
Односкоростное кинетическое уравнение
Огородников И.Н. |
Теория переноса излучения |
|
ogo@dpt.ustu.ru |
||
|

Ludwig E. Boltzmann (1844 – Sept. 5, 1906)
Огородников И.Н. |
Теория переноса излучения |
|
ogo@dpt.ustu.ru |
||
|

3.1. Вводные понятия
газокинетическое уравнение
Людвиг Больцман, 1872 г.
кинетическое уравнение переноса нейтронов и фотонов
большие градиенты рассеяния и
источников
Огородников И.Н. ogo@dpt.ustu.ru
Z
Ω| Ω |=1
|
θ |
|
|
|
Y |
X |
|
ψ |
r |
ir |
r |
Ω = Ωx |
+Ωy rj +Ωz k |
Ωx = sin θ cosψ Ωy = sin θ sinψ Ωz = cos θ
Теория переноса излучения

Основные определения
Пучок частиц |
Ω |
Ω |
(ΔΩ)r |
|
|
|
Ω |
Z |
|
|
|
|
Vi |
|
|
|
||
|
|
|
|
Количество частиц пучка в объеме |
|
|
|
|
r |
||
|
|
F ( V , ΔΩ,t)
Фазовая плотность частиц
X Y
dF ( V , ΔΩ,t) |
|
|
F ( V , ΔΩ,t) |
|
r r |
|
= lim |
|
|
= n(r , Ω,t) |
|||
d( VΔΩ) |
| V ΔΩ | |
|||||
ΔΩV →→00 |
|
|
|
Огородников И.Н. |
|
|
|
Теория переноса излучения |
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Основные определения
|
Фазовая плотность потока |
ϕ(rr, Ω,t) = v n(rr, Ω,t) |
|
|
|
Фазовая плотность столкновений |
r r |
|
|
|
|
|
||
|
Σi ϕ(r , Ω,t) |
|
|
|
|
|
i = a, s, f |
|
|
Связь фазовых и интегральных функций
n(rr,t) = ∫n(rr, Ωr,t)dΩ
4π
ϕ(rr,t) = ∫ϕ(rr, Ωr,t)dΩ
4π
Огородников И.Н. |
|
|
|
Теория переноса излучения |
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

3.2. Плотность кинетического тока
n |
|
|
|
Ω |
|
Сколько частиц пучка пройдет |
|
h |
|
|
|
|
|
через площадку |
S в сторону |
|
|
|
|
|
нормали |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
l |
|
Пренебрегаем: |
|
|
|
|
|
|
|||
S |
|
|
|
|
|
- взаимодействием в пучке; |
|
|
|
|
|
|
- приходом в пучок; |
||
t |
|
t+ |
t |
|
- вкладом источников. |
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
l = v t |
|
|
|
|
|
||
h = |
|
r |
|
r |
t |
|
|
l (Ω nr)= v (Ω nr) |
|
||||||
V = h |
|
r |
t S |
|
|||
S = v (Ω nr) |
|
||||||
|
|
|
|
|
r |
|
|
C0 = n(r, Ω,t) ΔΩ V = (Ω nr) ϕ(r, Ω,t) ΔΩ |
t S |
Огородников И.Н. |
|
Теория переноса излучения |
||
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Дополнительные вклады
1. Вклад источников
r |
r |
V ΔΩ |
r |
C q(r , Ω,t) |
t = q(r , Ω,t) ( S v t) ΔΩ t = |
||
1 |
|
|
|
= A1 S ΔΩ ( t)2
2. Вклад поглощения (убыль частиц)
r r |
V ΔΩ |
r |
C2 ΣA ϕ(r , Ω,t) |
t = ΣA ϕ(r , Ω,t) ( S v t) ΔΩ t = |
= A2 S ΔΩ ( t)2
3. Вклад перетекания через поверхность (убыль частиц)
r |
r |
плотность тока |
|
r |
r |
r |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||||||||
j |
(r , Ω,t) |
|
j(r |
, Ω,t) n |
|
|
|
r |
||||||
|
|
r |
r |
r |
r |
|
|
|
r |
r |
|
|
r |
|
C3 ΔΩ |
dS =ΔΩ |
|
||||||||||||
t ∫ j |
(r |
, Ω,t) n |
t ∫ j |
(r |
, Ω,t) dS |
|||||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
Огородников И.Н. |
|
|
|
Теория переноса излучения |
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Плотность кинетического тока
теорема Остроградского-Гаусса
|
S |
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
V |
|
|
|
|
|
|
||
|
r r |
|
|
|
|
|
|
|
|
r r |
|
|
|
|
|
|||||
≈ ΔΩ t j(r , Ω,t) V = ΔΩ t j(r , Ω,t) S v t = |
||||||||||||||||||||
= A3 S ΔΩ ( t)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
r r r |
r |
dC |
|
|
|
|
|
|
C |
0 |
|
+C −C |
2 |
−C |
3 |
|
||||
(j (r , Ω,t) |
n)= |
|
|
|
= lim |
|
|
|
|
1 |
|
|
= |
|||||||
d( SΔΩΔt) |
|
|
|
S ΔΩ |
t |
|
||||||||||||||
C3 ΔΩ t ∫ |
j(rr, Ω,t) dS |
= ΔΩ t |
∫ |
j(rr, Ω,t) dV = |
||||||||||||||||
v |
|
|
r |
|
|
|
t→0 |
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
r |
|||
|
|
+(A |
− A − A |
) |
|
|
|
|||||||||||||
= lim [(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t) |
t]= (Ω nr) ϕ(rr, Ω,t) |
|||||||||||||||||||
S →0 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
фазовая |
|||||
ΔΩ→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(j(rr, Ω,t) nr)= (Ω nr) ϕ(rr, Ω,t) |
|
|||||||||||||||||
t→0 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
векторная |
||||||||||||||||
|
|
|
r r |
r |
|
v |
|
r |
r |
|
|
|
плотность |
|||||||
|
|
|
j (r , Ω,t) = Ω ϕ(r , |
Ω,t) |
|
|
тока |
|||||||||||||
Огородников И.Н. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теория переноса излучения |
|||||||
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Следствие
j+ = |
|
r |
|
|
|
|
(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t)dΩ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
j(rr, Ω,t) nr |
|
= |
∫ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
r |
|
|
(Ω nr)>0 |
|
r |
|
|||
j− = |
|
r |
|
|
|
|
|
v |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
j(rr, Ω,t) nr |
= − |
v |
∫ |
(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t)dΩ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
v |
(Ω nr)<0 |
r |
v |
r |
||
jn = j+ − j− = |
v ∫(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t)dΩ + v ∫(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t)dΩ = |
|||||||||||
|
|
|
|
(Ω nr)>0 |
|
|
|
|
(Ω nr)<0 |
|
||
|
|
v |
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
jn = ∫(Ω nr) ϕ(rr, Ω,t)dΩ |
|
|
|
|||||||||
4π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по определению |
|
|
|
|
r r |
|
||||||
r r |
r r |
r |
|
|
|
v |
|
|||||
j(r ,t) = |
∫ j(r , Ω,t)dΩ = ∫ |
Ω ϕ(r , Ω,t)dΩ |
|
|||||||||
|
|
|
4π |
|
|
|
|
|
4π |
|
|
|
Огородников И.Н. |
|
|
|
Теория переноса излучения |
ogo@dpt.ustu.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|