高溫半透明涂層的表現(xiàn)發(fā)射特性研究.pdf

1、熱輻射的傳輸過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到半透明介質(zhì),例如各種具有吸收散射特性的氣體及水體,甚至好多研究對(duì)象自身就是半透明材料,如玻璃、硅膠、陶瓷材料、一些半導(dǎo)體材料、硼硅酸鹽、塑料等在工業(yè)中已有廣泛應(yīng)用,這些材料一般對(duì)于大范圍波段內(nèi)的熱輻射是半透明的。所以對(duì)半透明介質(zhì)或者材料的輻射特性的研究成了提高設(shè)備性能、工藝制造水平和測(cè)量精度的重要環(huán)節(jié)。特別是在高溫下,半透明介質(zhì)內(nèi)的輻射傳遞研究的重要性將顯得更為突出,例如半導(dǎo)體材料激光加工、高溫燃?xì)廨啓C(jī)葉片表

2、面熱防護(hù)技術(shù)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰測(cè)量中都需要進(jìn)行半透明介質(zhì)內(nèi)的熱輻射傳輸分析計(jì)算。
　　 在先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域,具有半透明輻射特性的高溫?zé)岱雷o(hù)涂層(TBCs)已被廣泛應(yīng)用,以降低高溫環(huán)境下金屬部件的溫度。為實(shí)現(xiàn)高溫?zé)岱雷o(hù)表面的非接觸溫度測(cè)量和表面熱流密度的準(zhǔn)確估計(jì),亟需開(kāi)展高溫?zé)岱雷o(hù)涂層的輻射傳遞和光譜輻射特性研究工作。本文即以具有半透明熱防護(hù)涂層的燃?xì)廨啓C(jī)熱端金屬表面為研究對(duì)象,基于半透明涂層的吸收、發(fā)射、散射及折射光學(xué)特性,采

3、用蒙特卡羅法(Monte Carlo method)和控制容積法對(duì)半透明涂層內(nèi)部的輻射-導(dǎo)熱復(fù)合換熱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,獲得了涂層內(nèi)部的溫度場(chǎng)分布規(guī)律,進(jìn)一步研究了在鏡面假設(shè)下半透明涂層表面的光譜發(fā)射特性。
　　 表面發(fā)射特性是表面狀態(tài)的函數(shù),在鏡面假設(shè)的基礎(chǔ)上來(lái)研究表面發(fā)射特性并不合理。為了更有效地研究高溫?zé)岱雷o(hù)涂層表面的發(fā)射特性,本文采用高斯分布假設(shè)來(lái)模擬實(shí)際料糙表面中二次微元曲面高度的概率密度函數(shù),在給定涂層內(nèi)線性溫度分布的情況