红外辐射数值计算概论

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1、红外辐射特性与传输—研究进展及数值计算谈和平余其铮刘林华夏新林阮立明董士奎航空航天热物理研究所第1章计算热辐射学概论1.1计算热辐射学的特点1.2热辐射传递控制方程的分类1.3辐射传输的计算方法概述工程技术领域中涉及的热辐射传输问题通常都十分复杂：控制方程的非线性复杂的几何系统复杂的界面辐射特性（透明或非透明）随频率、方向变化的辐射特性等因此几乎不能得到问题的分析解。1.1计算热辐射学的特点随着计算机技术和数值方法的发展，计算热辐射学作为理论分析法、实验研究法的补充，逐渐显示出它的作用。计算热辐射学研究辐射特性、辐射传输中牵涉到数值计算的共性问题，所涉及的内容往往是计算数学

2、、光学、电磁理论、量子力学、热辐射的交叉，是计算物理的一部分。1.1计算热辐射学的特点迄今为止，流行的分类法是将热辐射的数值计算看作是计算传热学的一部分。但实际上，目前已出版的有关数值计算传热学的主要教材和专著，一般不包括热辐射数值计算的内容。1.1计算热辐射学的特点1.1计算热辐射学的特点[1]帕坦卡S.V.．传热与流体流动的数值计算．张政译，蒋章焰校，北京：科学出版社，1984文献[1-4]是目前传热数值计算的经典之著，被广泛参考与引用，但文献[1-4]中不包括计算热辐射学。[2]孔祥谦．有限单元法在传热学中的应用．第二版，北京：科学出版社，1986[3]陶文铨．计算传

3、热学的近代进展．北京：科学出版社，2000[4]陶文铨．数值传热学．第二版，西安：西安交通大学出版社，20011.1计算热辐射学的特点近二十年来，已出版了许多涉及热辐射特性与传输的专著和教材[5-22]，但一般不包括或包括少量的热辐射数值计算内容。[5]BohrenC.F.，HuffmanD.R.，Absorptionandscatteringoflightbysmallparticles，NewYork：JohnWiley＆Son，Inc.，1983[6]王福恒，王嵩薇，近代科学技术中的原子分子辐射理论，成都：成都科技大学出版社，1991文献[5-8]主要研究热辐射特性的

4、微观过程和相应的计算方法，包括：粒子的吸收和散射[5]；原子分子的辐射跃迁理论[6]。1.1计算热辐射学的特点[7]李世昌，高温辐射物理与量子辐射理论，北京：国防工业出版社，1992[8]章冠人，光子流体动力学理论基础，北京：国防工业出版社，1996高温物质的统计理论、量子辐射理论、及相关的微观过程[7]；光子流体动力学[8]；但文[6,7]不包括数值计算，文[8]包括了宏观辐射传输方程和微观辐射特性的数值计算，但主要侧重于微观过程和辐射特性参数的获取。1.1计算热辐射学的特点[9][美]施天谟，计算传热学，陈越南等译，葛绍岩等校，科学出版社，1987：375-411[10

5、]郭宽良，数值计算传热学，合肥：安徽科学技术出版社，1987：289-346文献[9-22]均涉及宏观红外辐射传输，但有关红外辐射传输数值计算的内容都不够系统和完整。例如：文献[12]只涉及辐射角系数与表面辐射换热的数值计算；文献[9,13-17]研究了介质热辐射的数值计算；1.1计算热辐射学的特点[11]卞伯绘，辐射换热的分析与计算，北京：清华大学出版社，1988[12]郭宽良，孔祥谦，陈善年，计算传热学，中国科学技术大学出版社，1988：241-260文[19]介绍了红外辐射在大气中的传输。涉及计算热辐射内容最广的是文献[11]，但也没有包括粒子辐射、热辐射反问题、耦合

6、换热的数值计算。1.1计算热辐射学的特点[13][苏]布洛赫Ａ.Г.，锅炉炉内换热，贾鸿祥等译，陈听宽校，西安：西安交通大学出版社，1988，第１章[14]BrewsterM.Q.，Thermalradiativetransferandpropertis，NewYork：JohnWiley＆Sons，1991[15]秦裕琨，炉内传热，修订版，北京：机械工业出版社，19921.1计算热辐射学的特点[16]SieglR.，HowellJ.R.，Thermalradiationheattransfer，4thEdition．Taylor&Francis，2002[17]Modes

7、tM.F.，Radiativeheattransfer，2ndEdition．AcademicPress，2003[18]姚连兴，仇维礼，王福恒，目标和环境的光学特性，徐根兴主编，北京：宇航出版社，19951.1计算热辐射学的特点[19]徐南荣，卞南华，红外辐射与制导，北京：国防工业出版社，1997[20]卞荫贵，徐立功，气动热力学，合肥：中国科技大学出版社，1997[21]余其铮，辐射换热原理，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000[22]欧阳水吾，谢中强，高温非平衡空气绕流，北京：国防工业出版社，20011.1