4。2 半径 R 不变，波长λ改变，光谱辐射力分析 14

4。 3 波长λ 不变， 半径 R 改变， 光谱辐射力分析 16

4。 4 尺度参数 X 不变， λ 、 R 改变， 光谱辐射力分析 17

4。 5 不同温度分布下光谱辐射力分析 19

4。 6 半径变化时， 全波段辐射力分析 20

4。 7 本章小结 22

结论 23

致谢 25

参考文献 26

本科毕业设计说明书 第 1 页

1 引言

球体颗粒内部的温度梯度对其辐射特性有着重要影响，在热能动力工程中有着广泛的应 用背景，吸引了许多学者对非等温球体颗粒辐射特性进行研究。对于非等温球体颗粒的辐射， 若将其温度视为体积平均温度，则计算误差会比较大，数据表明半径为 100mm，径向温度从 3000K 变化到 2500K 的典型的金属氧化物粒子，在使用体积平均温度近似计算辐射通量的误 差是在 20％的水平[1]。在一些实际应用中，经常遇到半透明球体颗粒突然强加热或强冷却的 情况，其中一个例子是蒸汽爆炸问题，铀氧化物与周围水滴熔融热交互,另一种是等离子喷涂 加热氧化物粒子的问题[2]。在这两种情况下，中心和颗粒表面之间的温度差不能被忽略，必 须要用从非等温颗粒的热辐射理论计算。因此，对于非等温半透明球体颗粒的辐射特性的研 究，单纯的应用体积平均温度近似，会导致计算结果有较大偏差，故对于此类问题，要应用 更为精确的方法来计算。论文网

国内外很多学者对径向存在温度梯度的非等温球体的辐射特性进行过研究，其中辐射传 热方程式模型最为精确 ，但计算过程十分繁琐复杂，故应用的较少。Leonid A。 Dombrovsky 在辐射传热方程式的基础上提出了一种相对简单的计算模型，这种近似模型称为 MDP0[1]。基 于角关系辐射强度的近似而得到的微分近似模型 MDP0 给出了热辐射场粒子内部的足够精确 的解决方案，这种近似的精确度是通过与等温和非等温球体颗粒的辐射传热方程式的结果相 比较而确定的。经验证，结果的精确度在允许范围内，并且计算时间的数量级比辐射传递方 程小两个数量级，但对于含有高温非等温粒子分散系统相结合的传热问题，辐射传递方程在 数值分析方面非常重要[2]。几何光学近似模型也是研究非等温半透明球体颗粒辐射特性的有 效方法。对于非等温球体颗粒内部的磁场能量分布可以利用米氏散射来进行计算，应用米氏 散射理论，可以使球体内部的分布规律不依赖于球体散射体的大小和几何光学参数，平均在 任何可计算的闭合形式球体表面上[3]。通过光线追踪法测定均匀且各向同性照射的半透明球 体颗粒光谱辐射吸收的内部分布。对于弱吸收或较小颗粒，无量纲体积光谱辐射吸收在中心 附近较高，但对于强吸收或较大颗粒，无量纲体积光谱辐射吸收在球体表面附近较高[4]。

液滴在蒸发过程中也是非等温球体，液滴问题的研究历史超过了 100 年[5]。在液滴蒸发 时，由于受到辐射作用也会导致内部温度非等温，有一定的温度梯度。孙凤贤以正十二烷液 滴为例，分别采用灰体表面吸收模型与内部均匀吸收模型来计算燃料液滴的热辐射吸收，结 合液滴内非等温的有限导热系数模型，对燃料液滴蒸发特性进行分析，通过建立物理模型和 控制方程、传热传质计算以及数值求解等方法得到，内部吸收模型结合非等温的有限导热系