高溫半透明涂層的表現(xiàn)發(fā)射特性研究.pdf

1、熱輻射的傳輸過程中經(jīng)常會遇到半透明介質(zhì),例如各種具有吸收散射特性的氣體及水體,甚至好多研究對象自身就是半透明材料,如玻璃、硅膠、陶瓷材料、一些半導體材料、硼硅酸鹽、塑料等在工業(yè)中已有廣泛應用,這些材料一般對于大范圍波段內(nèi)的熱輻射是半透明的。所以對半透明介質(zhì)或者材料的輻射特性的研究成了提高設備性能、工藝制造水平和測量精度的重要環(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,例如半導體材料激光加工、高溫燃氣輪機葉片表

2、面熱防護技術(shù)、航空發(fā)動機尾焰測量中都需要進行半透明介質(zhì)內(nèi)的熱輻射傳輸分析計算。
　　 在先進燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域,具有半透明輻射特性的高溫熱防護涂層(TBCs)已被廣泛應用,以降低高溫環(huán)境下金屬部件的溫度。為實現(xiàn)高溫熱防護表面的非接觸溫度測量和表面熱流密度的準確估計,亟需開展高溫熱防護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涂層的燃氣輪機熱端金屬表面為研究對象,基于半透明涂層的吸收、發(fā)射、散射及折射光學特性,采

3、用蒙特卡羅法(Monte Carlo method)和控制容積法對半透明涂層內(nèi)部的輻射-導熱復合換熱進行數(shù)值計算,獲得了涂層內(nèi)部的溫度場分布規(guī)律,進一步研究了在鏡面假設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),在鏡面假設的基礎上來研究表面發(fā)射特性并不合理。為了更有效地研究高溫熱防護涂層表面的發(fā)射特性,本文采用高斯分布假設來模擬實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