1．2  一些基本的定义

黑体是一种理想的物体,当外界的辐射能投入时，在其表面没有反射，也没有能量透过，而是被物体全部吸收。真实物体表面在一定条件下的辐射力与相同温度条件下黑体辐射力的比值称为物体的发射率 ，它是物体表面的重要辐射特性，由一些因素决定着的，这些因素包括物体的表面温度、粗糙度、发射的波长和方向等。通过发射的方向和波长的不同, 可以将发射率划分为这几种，即方向光谱发射率、方向（总）发射率、半球光谱发射率和半球总发射率等。方向光谱发射率指的是指定方向上单色波长的辐射热流量与同方向上同温度的黑体辐射热流量之比。半球光谱发射率指的是物体表面的半球单色辐射力与同温度下黑体表面半球单色辐射力之比。

界面辐射中包括三种界面，即透明界面、不透明界面和半透明界面。透明界面是指光谱透射率在某一波段范围内是等于1，由于介质两侧的光谱折射率相等，故界面内外两侧的光谱辐射强度是相等的；不透明界面指的是不透明固体表面与辐射参与性介质接触的界面；半透明界面可分为两类，一是界面是灰体，透射率在0与1之间。介质侧，界面的辐射分为介质侧界面的反射辐射与环境投射辐射的穿透部分之和，二是选择性界面，这种界面对一部分的波段呈半透明或不透明性质，对其他部分则呈透明性质。

1．3  国内外研究现状

1.3.1  耐高温涂层导热辐射耦合传热研究

1.3.2  耐高温涂层表面发射率的研究

1．4  本文的工作任务

本文研究的课题是耐高温涂层材料的辐射特性，重点是分析半透明涂层内部的能量传输特性和涂层表面的发射特性。首先了解辐射的基础知识和国内外关于半透明涂层辐射特性的研究成果，在此基础上建立关于半透明涂层和金属基底复合结构的物理模型，然后假定一些可以容易获得数据的条件作为已知，然后分析涂层内部的能量传输过程方程和各个界面的辐射特性相关方程，主要研究的方法是适合于解决一维介质的热辐射传递以及辐射与导热耦合换热问题的双热流法。前期的工作是对能量传输方程及边界条件进行分析然后将这些复杂的公式简化以及层层推导，得到耐高温涂层内部最终的温度分布及涂层表面的发射率表达式，中期任务则是运用VB软件对这些公式进行编程，可以运行最终得到相关数据，后期任务则是在编写好的VB软件中分析已知量与未知量的关系，具体操作则是在其他条件不变的前提下只改变研究的已知量数据大小，对应的得出相应的数据，然后运用origin绘图工具将这些数据以图线的形式显示出来进行分析,来研究各种因素对温度分布及表面发射率的影响，从而得到辐射特性的一般规律。文献综述

2  物理模型与控制方程

2．1  物理模型

在一个很大的腔体中用一定厚度的金属材料作为金属基底，这种金属有很好的导热性，然后在其上面涂上一层耐高温半透明涂层材料（氧化锆），涂层的厚度要远小于金属基底的厚度，用很高温度的燃气加热金属基底的下表面，热量由金属基底的向上表面传导，然后在半透明涂层与金属基底接触的界面换热，热量在涂层内部经过辐射传导复合换热经涂层的上表面出去，发散在整个腔体中。图2．1为物理模型简化图，目的是研究半透明材料内部的温度分布规律及表观的发射特性。已知腔体的表面温度及发射率，金属基底的上下表面温度、导热系数、发射率及半透明涂层的导热系数。