锅炉、加热炉、窑炉、汽车、船舶、飞机、导弹和运载火箭等的高温工业燃烧装置中，处处可见高温热辐射在其中发挥重要的作用。包含气体、液滴、固体颗粒物等热辐射参与性介质的热辐射传递过程准确定量十分更加复杂。本课程将辐射传递方程（Radiative Transfer Equation，RTE）作为介质辐射传热分析的主线和重点，大约一半的课时用于RTE的推导、分析及求解方法的介绍，大约四分之一课时用于对气体、颗粒物和表面辐射特性及其模型进行介绍，剩下四分之一课时用于若干介质热辐射传递的应用问题。
本课程将贯穿科学思维方法和先进分析方法的讲解，比如具有普遍使用价值的蒙特卡罗方法，以及已知信息不足条件下的病态反问题求解方法等，这些分析方法对热辐射以外的问题也具有良好的参考价值。
Overview
Syllabus
- 第一章 辐射传热基本概念回顾
- 第1节 热辐射的重要性
- 第2节 热辐射基本概念
- 第3节 表面对辐射的作用
- 第4节 表面双向反射分布函数及偏离镜向反射峰值现象
- 第5节 黑体
- 第6节 几个重要的基础辐射定律
- 第7节 辐射强度概念及兰贝特定律
- 第8节 发射率（黑度）及其检测举例
- 第9节 吸收率及灰体概念
- 第10节 温室效应及大气辐射
- 第11节 气体辐射换热基本概念及挑战
- 第12节 本课程教学思路及教材
- 第二章 辐射传递方程的建立和推导
- 第1节 辐射传递系统、辐射介质及辐射强度
- 第2节 辐射吸收和散射方程
- 第3节 辐射发射和散射的增强作用方程
- 第4节 一般辐射传递方程
- 第5节 几种简化条件下的辐射传递方程
- 第6节 辐射传递方程的边界条件及RTE小结
- 第7节 入射辐射、辐射热通量及辐射热源
- 第8节 热流体能量守恒方程及本章小结
- 第二章习题
- 第三章 一维系统辐射传递理论解
- 第1节 一维系统辐射传递分析的意义及一维平行平板介质
- 第2节 一维辐射传递方程一般形式
- 第3节 一维辐射传递方程简化形式
- 第4节 边界为黑体表面的非散射平板介质精确解
- 第5节 辐射平衡灰性非散射平板介质精确解
- 第6节 平板间介质辐射热通量及其散度计算一例
- 第7节 灰性漫射边界非散射平板介质精确解
- 第8节 几种散射平板介质精确解
- 第三章习题
- 第四章 光学薄、光学厚概念及其近似解
- 第1节 光学薄近似概念
- 第2节 几种特殊的光学薄近似
- 第3节 光学薄介质辐射传递分析一例
- 第4节 光学薄近似解
- 第5节 光学厚近似的定义
- 第6节 光学厚近似的分析
- 第7节 光学厚近似解
- 第8节 本章小结
- 第四章习题
- 第五章 一维系统辐射传递一般近似解
- 第1节 一般近似解的意义
- 第2节 舒斯特-史瓦西近似解
- 第3节 米尔恩-爱丁顿近似解
- 第4节 指数核近似解
- 第5节 本章小结
- 第五章习题
- 第六章 辐射传递分析的离散坐标法（DOM）
- 第一节 DOM法的概念和发展
- 第二节 DOM的基本原理
- 第三节 离散方向的选择
- 第四节 一维系统DOM求解
- 第五节 多维系统DOM法求解
- 第六节 FVM对DOM法的发展
- 第六章习题
- 第七章 辐射传递分析的蒙特卡罗法（MCM）
- 第一节 蒙特卡罗法的概念及其起源
- 第二节 浦丰（Buffon）问题
- 第三节 随机投点法与期望估计法
- 第四节 逆变换法：以介质吸收为例说明
- 第五节 辐射分析的蒙特卡罗法思路
- 第六节 辐射分析的蒙特卡罗法实施方法
- 第七节 蒙特卡罗法一例：READ法
- 第七章习题
- 第八章 辐射传递分析的DRESOR法
- 第一节 为什么要做高温燃烧热辐射检测？
- 第二节 高像素辐射成像分析面临的挑战
- 第三节 二维系统辐射成像计算
- 第四节 辐射成像的快速计算方法
- 第五节 辐射成像快速算法的验证
- 第六节 漫散射边界处理及DRESOR法提出
- 第七节 DRESOR法主要研究进展
- 第八节 习题
- 第九章 气体辐射特性及其光谱模型
- 第一节 气体辐射特性概述
- 第二节 气体辐射的物理机制
- 第三节 独立谱线的辐射计算
- 第四节 气体辐射特性数据库
- 第五节 气体辐射光谱模型概述
- 第六节 埃尔萨瑟窄带模型
- 第七节 统计窄谱带（SNB）模型
- 第八节 宽带模型
- 第九节 整体模型
- 第九章习题
- 第十章 粒子及粒子云辐射特性
- 第一节 粒子散射基本概念
- 第二节 粒子散射的定量描述
- 第三节 瑞利散射
- 第四节 球形粒子的米散射理论
- 第五节 大粒子辐射特性
- 第六节 粒子系辐射特性
- 第十章习题
- 第十一章 表面辐射特性
- 第一节 从路面蜃景谈起
- 第二节 粗糙面大角度反射实验观察
- 第三节 表面的发射和吸收特性的描述
- 第四节 表面的反射特性的描述
- 第五节 表面辐射特性的理论分析
- 第六节 金属和非金属表面的辐射特性
- 第十一章习题
- 第十二章 梯度折射率介质和瞬态辐射问题
- 第一节 从“海市蜃楼”上蜃景谈起
- 第二节 梯度折射率介质辐射传递基本原理
- 第三节 梯度折射率介质辐射传递分析方法
- 第四节 梯度折射率介质辐射传递的DRESOR法
- 第五节 激光干涉法梯度折射率检测
- 第六节 瞬态辐射传递的时间漂移叠加法
- 第七节 瞬态辐射传递的DRESOR法
- 第十二章习题
- 第十三章 燃烧中的热辐射问题
- 第一节 燃烧学基本科学问题
- 第二节 热辐射对燃烧温度分布的影响
- 第三节 介质非灰性辐射模型的影响
- 第四节 湍流-辐射耦合作用（TRI）
- 第五节 燃烧反应放热的辐射传输机制
- 第六节 辐射传热对煤粉射流着火稳燃的作用
- 第十三章习题
- 第十四章 辐射反问题及三维温度场重建
- 第一节 因果律及正问题
- 第二节 反问题及辐射反问题
- 第三节 基于线性规划的二维温度场重建
- 第四节 分布参数反演的Tikhonov正则化方法
- 第五节 基于正则化的三维温度场重建
- 第六节 提高重建能力的虚拟像素法
- 第七节 温度场和辐射参数同时重建
- 第十四章习题
Taught by
Huaichun Zhou
