多體系統(tǒng)輻射導(dǎo)熱耦合換熱及表面輻射特性.pdf

1、輻射導(dǎo)熱耦合換熱在航空航天、能源利用等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，對輻射與導(dǎo)熱耦合問題的研究在提高能源利用效率、飛行器熱控制及絕熱材料熱分析等方面有重要價值。同時為進行相關(guān)輻射換熱計算、光學(xué)測量及目標(biāo)探測等，需要對材料表面輻射特性進行研究。本文對復(fù)雜物體間的表面輻射與導(dǎo)熱耦合換熱進行了分析與計算，應(yīng)用離散坐標(biāo)法對物體間表面輻射換熱進行計算，在得到表面輻射熱流后，以此作為邊界條件對物體內(nèi)部的導(dǎo)熱過程使用有限體積法進行模擬，最終得到整體溫度場。同時使

2、用實驗測量和數(shù)值模擬的方法對固體材料表面的雙向反射分布函數(shù)（BRDF）進行測量和模擬，分析不同材料、光源波長、溫度及表面粗糙度對BRDF的影響。
　　通過程序計算結(jié)果和Fluent計算結(jié)果的對比，驗證了表面輻射與導(dǎo)熱耦合換熱程序的正確性。對多物體系統(tǒng)整體的溫度場進行求解，結(jié)果表明，在考慮自身發(fā)射及環(huán)境輻射輻射條件下，目標(biāo)間輻射換熱對溫度場有較大影響，在保證計算精度前提下，可適當(dāng)減少離散坐標(biāo)數(shù)，不會對計算結(jié)果產(chǎn)生較大影響，并且可以有

3、效減少計算時間。
　　在可見光和紅外波段，對鋁樣片的BRDF測量結(jié)果表明，對于這兩種波段，鋁樣片都表現(xiàn)出明顯的鏡反射特征。此外使用紅外波段光源對鋼和幾種非金屬材料的測量結(jié)果表明，光滑金屬表面易出現(xiàn)鏡反射特征，粗糙非金屬表面可以作為漫反射表面處理。對隨機粗糙表面的雙向反射分布函數(shù)用幾何光學(xué)近似方法模擬，結(jié)果表明，在373K到773K的溫度區(qū)間內(nèi)，對于偏振光與非偏振光，金屬鈦入射平面內(nèi)的BRDF分布隨溫度升高有下降趨勢，但降低程度很小