能源微藻的光譜輻射特性參數(shù)是其藻細胞混懸液內光輻射傳輸定量分析及光生物反應器光場優(yōu)化設計的基礎物性。隨著微藻細胞生長代謝過程中的生長和分裂，其光譜輻射特性也隨之發(fā)生變化，這與一般粒子有顯著差異，因而需對微藻細胞的生長相關或時間相關光譜輻射特性開展專門研究。本書總結了作者課題組近年來在微藻光譜輻射特性的理論模型、測量方法、實驗研究及光生物反應器中光輻射場分析應用方面的工作，特別介紹了微藻細胞光譜輻射特性在線測量方法、微藻生長相關輻射特性及光譜輻射特性隨生長時間變化規(guī)律等方面的成果。
本書可作為能源微藻光譜輻射特性、光生物反應器設計等相關方向的研究人員和工程技術人員的參考書，也可作為高等院校相關專業(yè)的教學參考書。
第1章 緒論
1.1 微藻的培養(yǎng)及光生物反應器
1.1.1 微藻細胞的形狀和尺寸
1.1.2 微藻光合作用及培養(yǎng)
1.1.3 微藻培養(yǎng)的光生物反應器
1.1.4 光生物反應器內輻射傳輸過程
1.1.5 生長動力學與光生物反應器性能的關聯(lián)
1.2 微藻光譜輻射特性
1.2.1 微藻輻射特性測量方法
1.2.2 微藻輻射特性實驗研究
1.2.3 微藻輻射特性理論研究
第2章 微藻光譜輻射特性的直接測量方法
2.1 實驗器皿高透材料復折射率測量
2.1.1 材料復折射率的常用測量方法
2.1.2 固體材料測量的雙光程透射與橢偏聯(lián)合法
2.1.3 改進雙光程透射法
2.1.4 雙光程透射法的多值性及解決辦法
2.1.5 雙光程透射與橢偏聯(lián)合法的驗證
2.2 光譜吸收、衰減及散射系數(shù)測量方法
2.2.1 光譜吸收系數(shù)測量
2.2.2 光譜衰減系數(shù)測量
2.3 傳統(tǒng)測量方法應用于在線測量的問題
2.3.1 傳統(tǒng)測量方法存在的問題
2.3.2 對傳統(tǒng)測量方法的改進
2.4 微藻光譜輻射特性在線測量方法
2.5 散射相函數(shù)的測量方法
2.5.1 相函數(shù)測量方法
2.5.2 測量方法驗證
2.5.3 微藻細胞散射相函數(shù)實驗測量
2.6 微藻光譜輻射特性實驗測量
2.6.1 魚腥藻細胞穩(wěn)定期光譜輻射特性
2.6.2 小球藻細胞穩(wěn)定期光譜輻射特性
2.6.3 小球藻細胞生長期光譜輻射特性
2.6.4 海生微藻的光譜輻射特性
2.7 本章小結
第3章 微藻光譜輻射特性的間接測量方法
3.1 微藻混懸液中光輻射傳輸過程模擬
3.1.1 蒙特卡羅法
3.1.2 算法及程序驗證
3.1.3 GPU并行加速比分析
3.2 光譜輻射特性測量反問題模型
3.2.1 粒子群優(yōu)化算法
3.2.2 敏感性分析
3.3 微藻光譜輻射特性的反演獲取
3.3.1 基于無誤差模擬BSDF數(shù)據的反演
3.3.2 基于帶誤差BSDF模擬實驗數(shù)據的反演
3.3.3 基于微藻細胞實測BSDF數(shù)據的反演
3.4 本章小結
第4章 微藻細胞的生長相關光譜輻射特性
4.1 時間相似律的基本理論
4.1.1 宏觀理論模型
4.1.2 單個細胞尺度上的理論模型
4.2 綠藻綱微藻的生長相關輻射特性實驗研究
4.2.1 微藻培養(yǎng)
4.2.2 藻液濃度及細胞粒徑分布實驗測量結果
4.2.3 時間相關吸收截面和散射截面實驗結果
4.3 藍藻綱微藻生長相關輻射特性實驗研究
4.3.1 微藻培養(yǎng)
4.3.2 藻液細胞濃度生長曲線實驗測量
4.3.3 時間相關吸收截面和散射截面實驗結果
4.4 微藻光譜輻射特性的時間相似律
4.4.1 綠藻綱微藻光譜輻射特性的時間相似律
4.4.2 藍藻綱微藻光譜輻射特性的時間相似律
4.5 本章小結
第5章 微藻細胞光散射特性理論模擬
5.1 粒子光散射理論介紹
5.1.1 Mueller矩陣
5.1.2 離散偶極子方法
5.2 球形微藻細胞光譜輻射特性分析
5.2.1 藻細胞形態(tài)的高斯球表征
5.2.2 小球藻光譜輻射特性分析
5.3 鏈狀微藻細胞的輻射特性分析
5.3.1 細胞形態(tài)模型和復折射率
5.3.2 DDA方法驗證
5.3.3 鏈狀微藻細胞輻射特性
5.3.4 散射矩陣元素
5.4 膠鞘對微藻細胞光散射特性的影響
5.5 本章小結
第6章 光生物反應器時間相關輻射傳輸分析
6.1 光生物反應器中光生物過程基本理論
6.1.1 光生物反應器中的輻射傳輸
6.1.2 微藻生長動力學
6.2 生長相關輻射特性對反應器中光場和生長率的影響
6.2.1 數(shù)值模型驗證
6.2.2 一維平板式光生物反應器分析
6.2.3 三維平板式光生物反應器中的光場和生長率分布
6.2.4 管狀光生物反應器中的光場和生長率分布
6.3 光生物反應器尺寸對生長率的影響
6.3.1 平板式光生物反應器尺寸對生長率的影響分析
6.3.2 管狀光生物反應器尺寸對生長率的影響分析
6.4 本章小結
第7章 微藻細胞生長輻射特性生長動力學模型
7.1 微藻細胞生長相關光學特性和粒徑分布模型
7.2 微藻細胞生長相關輻射特性預測
7.3 基于細胞生長模型對光生物反應器中光場的預測
7.4 本章小結
第8章 微藻生產光生物燃料及光傳輸改進策略
8.1 微藻細胞中的光合色素
8.1.1 葉綠素和細菌葉綠素
8.1.2 類胡蘿卜素
8.1.3 藻膽蛋白
8.2 微藻細胞中油脂、蛋白質和糖的光學特性
8.2.1 微藻油脂、蛋白質和碳水化合物的積累
8.2.2 微藻細胞內部成分提取方法
8.2.3 微藻內部成分的化學提取流程
8.2.4 小球藻油脂、蛋白質和碳水化合物的光學特性
8.2.5 其他典型藻種油脂、蛋白質和碳水化合物的光學特性
8.3 微藻制氫光生物學過程
8.4 本章小結
參考文獻
名詞索引
附錄
附錄1 相關程序及數(shù)據
附錄2 部分彩圖
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