多層介質紅外熱輻射傳輸（簡體書）

《多層介質紅外熱輻射傳輸》系統地歸納、整理和總結了作者二十多年來在熱輻射傳遞基準解及多層介質輻射傳熱等方面的研究工作，系統論述了作者提出的一種求解熱輻射傳遞問題的基準算法：射線蹤跡-節點分析法的基本原理，詳細介紹了採用該方法研究各向異性散射介質、多層半透明介質、梯度折射率介質、半透明相變介質及矩形半透明介質內輻射傳遞及輻射-導熱耦合傳熱的特性與規律。《多層介質紅外熱輻射傳輸》可供工程熱物理、紅外技術物理以及航空航天、材料等相關學科從事熱輻射模擬與應用的科研人員、工程技術人員，以及高等院校相關專業的研究生和高年級本科生參考。．

前言符號表第1章 半透明介質層輻射與導熱耦合傳熱1.1 半透明介質和自然狀態界面1.2 熱輻射光譜特性的處理1.2.1 灰體、灰介質1.2.2 平均當量參數法1.2.3 譜帶近似法（譜帶模型）1.3 射線蹤跡-節點分析法簡介1.4 輻射與導熱耦合傳熱能量方程1.5 輻射熱源項1.5.1 表面S1、S2均半透明1.5.2 表面S1、S2均不透明1.5.3 表面S1半透明、表面S2不透明1.6 表面輻射熱流密度1.6.1 表面S1、S2均半透明1.6.2 表面S1、S2均不透明1.6.3 表面S1半透明、表面S2不透明1.7 熱輻射邊界條件1.7.1 折射率與全反射1.7.2 界面光學特性1.7.3 熱邊界條件1.8 射線蹤跡-節點分析法研究進展參考文獻第2章 單層各向同性散射介質內的輻射傳熱2.1 單層吸收、發射性介質的輻射傳遞係數2.2 單層吸收、發射、各向同性散射介質的輻射傳遞係數2.2.1 計算散射時的能量平衡2.2.2 考慮n次散射2.2.3 數值計算方法2.3 輻射傳遞係數的完整性檢驗2.4 單層半透明介質內的輻射傳熱2.4.1 玻璃平板冷卻過程分析2.4.2 航天飛機重返大氣層時舷窗的瞬態加熱2.4.3 不透明界面下給定邊界溫度的瞬態耦合傳熱2.4.4 部分漫反射、部分鏡反射表面的輻射傳遞2.5 脈衝激光引起的瞬態熱效應2.5.1 邊界條件2.5.2 激光入射在吸收、發射性介質內產生的輻射外熱源2.5.3 激光入射在吸收、發射、各向同性散射介質內產生的輻射外熱源2.5.4 激光入射的數值模擬和溫度響應2.6 紅外加熱過程中均勻介質內部溫度場分析2.6.1 物理模型2.6.2 半透明界面下介質物性對內部溫度分佈的影響2.6.3 半透明界面下邊界條件對介質內部溫度分佈的影響2.7 本章小結參考文獻第3章 三層各向同性散射介質內的輻射傳熱3.1 引言3.2 物理模型簡介3.3 兩層介質輻射強度和輻射能量的傳遞模型3.3.1 鏡反射模型3.3.2 漫反射模型3.4 輻射傳遞係數3.4.1 鏡反射輻射傳遞係數的推導3.4.2 鏡反射率的確定3.4.3 漫反射率的確定3.4.4 全反射對輻射強度份額傳遞函數的影響3.4.5 鏡反射輻射傳遞係數的求解3.4.6 漫反射下輻射傳遞係數的相對性和完整性3.4.7 漫反射輻射傳遞係數的推導3.5 三層模型的檢驗3.6 兩側表面均半透明鏡反射下三層介質耦合換熱3.6.1 真空隔離層對耦合換熱的影響3.6.2 非均勻輻射物性對溫度分佈的影響3.7 兩側表面均不透明鏡反射下三層介質耦合換熱3.7.1 導熱-輻射參數對溫度分佈的影響3.7.2 表面發射率對溫度分佈的影響3.7.3 散射反照率對溫度分佈的影響3.7.4 折射率對溫度分佈的影響3.7.5 衰減係數對溫度分佈的影響3.7.6 本節小結3.8 一側不透明一側半透明鏡反射下三層介質耦合換熱3.8.1 S1不透明、S2半透明時的耦合換熱3.8.2 S1半透明、S2不透明時的耦合換熱3.8.3 本節小結3.9 兩側表面均半透明漫反射下三層介質耦合換熱3.9.1 對流換熱係數對傳熱的影響3.9.2 吸收係數對傳熱的影響3.9.3 折射率對耦合換熱的影響3.9.4 導熱-輻射參數對耦合換熱的影響3.9.5 單位體積比熱容對傳熱的影響3.9.6 本節小結3.10 兩側表面均不透明漫反射下三層介質耦合換熱3.11 鏡反射和漫反射對耦合換熱影響的比較3.12 本章小結參考文獻第4章 n層各向同性散射介質內的輻射傳熱4.1 引言4.2 n層介質物理模型4.3 多層輻射強度和輻射能量傳遞模型4.3.1 鏡反射模型4.3.2 漫反射模型4.3.3 多層模型子程序4.4 輻射傳遞係數的推導4.4.1 鏡反射下輻射傳遞係數的相對性和完整性4.4.2 鏡反射下輻射強度在n層介質中的傳遞4.4.3 鏡反射下輻射傳遞係數的求解4.4.4 漫反射下輻射傳遞係數的相對性和完整性4.4.5 漫反射下輻射傳遞係數的推導4.5 n層輻射傳遞模型的檢驗4.6 兩側表面半透明鏡反射時折射率對耦合換熱的影響4.6.1 折射率排列對傳熱的影響4.6.2 介質層厚度對傳熱的影響4.6.3 介質層數及折射率排列對傳熱的影響4.6.4 本節小結4.7 兩側表面不透明鏡反射時n層介質內耦合換熱研究4.7.1 折射率對瞬態耦合換熱的影響4.7.2 真空隔離層對瞬態耦合換熱的影響4.7.3 本節小結4.8 S1半透明、S2不透明鏡反射下n層介質內耦合換熱研究4.8.1 對流換熱係數、表面發射率對耦合換熱的影響4.8.2 外界入射輻射對耦合換熱的影響4.8.3 介質層厚度對耦合換熱的影響4.8.4 折射率排列對耦合換熱的影響4.8.5 本節小結4.9 界面光學特性對鏡、漫反射模型耦合換熱的影響4.10 本章小結參考文獻第5章 單層各向異性散射介質內的輻射傳熱5.1 引言5.2 各向異性散射的第一個子過程5.2.1 表面S1、S2均不透明5.2.2 表面S1、S2均半透明5.3 各向異性散射的第二個子過程5.3.1 散射能量傳輸遞推函數5.3.2 考慮多次散射5.3.3 考慮第n次散射5.4 輻射傳遞係數的相對性和完整性5.4.1 輻射傳遞係數的相對性5.4.2 輻射傳遞係數的完整性5.5 單層各向異性散射傳遞模型的驗證5.5.1 線性各向異性散射的結果比較5.5.2 非線性各向異性散射的結果比較5.6 CPU時間和精度分析5.7 節點對計算結果的影響5.8 輻射-導熱瞬態耦合換熱5.8.1 不透明光學界面、第一類熱邊界條件5.8.2 一側半透明另一側不透明光學界面、第三類非線性熱邊界條件5.9 本章小結參考文獻第6章 複合層各向異性散射介質內的輻射傳熱6.1 引言6.2 輻射傳遞的第一個子過程6.2.1 從Sn面或P面發射的能量6.2.2 從控制體Vj發射的能量6.2.3 （ViVj）ft和（ViVj）bt的推導6.2.4 （ViS-∞）ft和（ViS-∞）bt的推導6.2.5 （ViS+∞）ft和（ViS+∞）bt的推導6.3 輻射傳遞的第二個子過程6.4 界面全反射的處理6.5 兩層各向異性散射傳遞模型的驗證6.6 瞬態輻射-導熱耦合傳熱6.6.1 導熱-輻射參數的影響6.6.2 散射反照率排列的影響6.6.3 折射率排列的影響6.6.4 表面發射率的影響6.6.5 界面光學特性的影響6.7 本章小結參考文獻第7章 兩界面具有不同反射特性的介質層的輻射傳熱7.1 引言7.2 輻射傳遞係數7.2.1 （S1S2）s-do-o的推導7.2.2 （S2S1）s-do-o的推導7.2.3 （S1Vi）s-do-o的推導7.2.4 （ViS1）s-do-o的推導7.2.5 （S2Vi）s-do-o的推導7.2.6 （ViS2）s-do-o的推導7.2.7 （ViVj）s-do-o的推導7.3 s-d輻射傳遞模型的驗證7.4 s-d表面反射特性下輻射與導熱瞬態耦合傳熱7.4.1 對流-輻射參數的影響7.4.2 導熱-輻射參數的影響7.4.3 折射率的影響7.4.4 散射反照率的影響7.4.5 不透明表面發射率的影響7.4.6 各向異性散射特性的影響7.4.7 光學厚度的影響7.5 本章小結參考文獻第8章 多層模型求解梯度折射率介質輻射傳熱8.1 引言8.2 離散物理模型8.3 多層輻射傳遞函數8.4 梯度折射率介質的輻射傳遞係數8.4.1 輻射傳遞係數的推導8.4.2 折射（或透射）/全反射判據8.5 輻射傳遞係數正確性的驗證8.6 計算結果的驗證8.6.1 與文獻[13]在輻射平衡條件下計算結果的比較8.6.2 與文獻[14]在輻射-導熱耦合換熱條件下計算結果的比較8.6.3 與文獻[12]在輻射平衡及輻射-導熱耦合換熱下計算結果的比較8.6.4 與文獻[6]、[8]在不透明表面條件下的計算結果的比較8.7 輻射-導熱瞬態耦合換熱8.7.1 兩表面均半透明且鏡反射8.7.2 兩鏡反射表面一側半透明一側不透明8.8 非均勻介質瞬態輻射換熱8.8.1 折射率連續變化對介質瞬態輻射傳熱的影響8.8.2 衰減係數連續變化對介質瞬態輻射傳熱的影響8.8.3 散射反照率連續變化對介質瞬態輻射傳熱的影響8.8.4 本節小結8.9 本章小結參考文獻第9章 二維射線蹤跡-節點分析法求解矩形介質輻射傳熱9.1 引言9.2 物理模型及能量方程9.3 各表面均為黑體時矩形介質耦合換熱研究9.3.1 輻射源項及不透明邊界條件9.3.2 未考慮散射影響的輻射傳遞係數求解9.3.3 未考慮散射影響的輻射傳遞係數的相對性和完整性關係9.3.4 各向同性散射性介質的輻射傳遞係數求解9.3.5 溫度場求解9.3.6 耦合換熱物理模型正確性的檢驗9.3.7 結果與討論9.4 一個表面半透明漫反射時矩形介質耦合換熱研究9.4.1 物理模型簡介及反射率的確定9.4.2 輻射源項與邊界條件9.4.3 未考慮散射的輻射傳遞係數求解9.4.4 未考慮散射的輻射傳遞係數的相對性和完整性9.4.5 各向同性散射性介質的輻射傳遞係數9.4.6 溫度場求解9.4.7 耦合換熱物理模型正確性檢驗9.4.8 結果與討論9.5 本章小結參考文獻第10章 多層半透明介質耦合傳熱在工程中的應用10.1 空間液滴輻射散熱器散熱分析10.1.1 空間輻射散熱器的物理模型和數學模型10.1.2 含液滴介質輻射特性計算10.1.3 計算結果及驗證10.2 空間光學窗口的熱分析10.2.1 單層光學窗口10.2.2 雙層光學窗口10.2.3 三層光學窗口10.3 半透明相變介質內的耦合傳熱10.3.1 控制方程10.3.2 輻射源項的求解10.3.3 模型驗證10.3.4 結果與討論10.4 本章小結參考文獻附錄附錄A 兩側表面均半透明鏡反射時三層介質的輻射傳遞係數附錄B 任意層介質的輻射傳遞係數附錄C 漫反射表面下的輻射傳遞係數附錄D 複合層半透明表面各向異性散射介質的方向入射、吸收性輻射傳遞係數附錄E 複合層不透明表面各向異性散射介質的輻射傳遞係數附錄F 兩側半透明s-d表面下的輻射傳遞係數附錄G 一側半透明s-d表面下的輻射傳遞係數附錄H 不透明s-d表面下的方向散射輻射傳遞係數附錄I 界面輻射能量傳遞函數求解附錄J 其他輻射傳遞係數的求解附錄K 線性化方程組係數的確定．