第 2  页 本科毕业设计说明书 数模型更能确切地反映液滴蒸发的过程特性[6]。褚载祥介绍了非等温漫射黑体空腔辐射特性 的计算方法，其利用了全波长或光谱有效发射率分布的积分方程式及区域分段求和法，该方

法测定非等温漫射空腔辐射特性的关键在于温度分布的测定，而对于某种腔型而言，只要一 旦设计出通用计算程序，便可用该方法计算全波长或光谱有效发射率分布[7]。唐铁驯应用热 辐射数值计算方程研究了蜂窝陶瓷非等温空腔的辐射特性，采用孔隙密度为“蜂窝陶瓷作变 换体”，在以天然气为燃料的实验炉上作试验，用水流式量热计代替受热体。计算结果表明， 非等温空腔具有定向辐射的功能，而其辐射能力所需空腔深度很小，随着沿空腔壁温降的增 加，定向辐射比呈线性增加，且在ε<1,时，非等温空腔辐射大于壁面辐射[8]。

对于半透明颗粒内的体积辐射吸收分布情况，许多学者对其进行了研究，Tuntomo 和 Lage 应用电磁理论研究小球体颗粒内部的辐射吸收[9,10]。Mackowski 根据电磁理论，提出了 一系列球体分层的径向吸收截面和热源功能表达式[11]。Dombrovsky 使用米氏理论和辐射传输 差分近似来确定等温粒子内部的辐射热源的径向轮廓[1]。辛普森使用射线追踪法来计算单一 波长照射的重燃油液滴的吸收，但他处理的折射和外部反射仅是基于折射率的实数部分，省 略折射率的虚数部分将导致较大误差，特别是对于高度吸收介质[12]。一般地，单个球体辐射 吸收可以通过电磁理论或米氏理论进行处理[13]。然而，通过电磁理论或米氏理论的计算是复 杂的和耗时的，当球体直径比波长大得多时，射线光学近似与米氏理论结果相似。L。H。 Liu 通过光线追踪法研究均匀且各向同性照射的大型半透明粒子内的局部体积光谱的辐射吸收情 况，并推导了内部光谱辐射吸收的详细的计算公式，对光谱辐射吸收内部分配相关参数的影 响进行了分析，并给出了光谱吸收分布的相应物理解释[4]。

非等温半透明粒子的热辐射问题的关键在于材料在红外光谱范围内是半透明的，通常该 材料具有低热导率的特征，其结果就是该颗粒中心和该颗粒表面之间具有相当大的温度差。 另一方面，在较低的吸收指数的情况下，由于颗粒中心高温发出的较大的辐射而使问题的解 决方法变得复杂。对于非等温半透明球体颗粒的辐射特性，虽已有很多学者对其进行了研究， 也有较多的近似理论模型成果，但各种近似模型均是探究微型非等温球体颗粒的辐射特性， 鲜有对较大非等温球体辐射特性的研究，故本实验探究了直径为厘米级的非等温氧化铝球体 的光谱辐射力随温度的变化规律，并与等温氧化铝球体相比较，探究其异同。并且，应用分 层理论近似模型对微米级直径的非等温颗粒的辐射特性进行研究分析，探究不同波长、不同 直径、不同温度分布时非等温球体颗粒辐射特性的变化规律。对比厘米级非等温球体和微米 级非等温球体颗粒的辐射特性规律是否相同。

2 非等温球体辐射特性测量实验及分析

2。1 实验平台搭建

（1）热源：电阻为 9Ω，直径为 5mm，厚度为 3mm 的氧化铝材质的加热片，可通过调节电 压来改变其温度，最高温度可达到 500℃。

（2）等温球：直径为 20mm 的氧化铝球。

（3）非等温球：直径为 20mm 的氧化铝球，从球表面打一直径为 5mm 的小孔通到球心，以 便将加热片放到氧化铝球内，使其径向产生温度梯度，表面等温。