瞄准本学科国际前沿,以含粒子介质热辐射传输、测量和反设计中急需解决的共性问题-高温辐射物性研究,多参数群反演,多尺度分析,多维非均匀散射性介质内的辐射传递为背景。研究以下相互关联的科学问题(1)热辐射多尺度分析(与微粒特性、梯度折射率介质的热辐射传递关联);(2)高温微粒光谱特性(与多参数群热辐射反问题关联);(3)多参数群热辐射反问题;(4)梯度折射率介质的辐射传递及耦合换热。建立多维吸收散射
提出了等效灰体发射、吸收系数,实现了线性混合条件下多组份涂层的反设计。导出了以空间坐标为自变量的多维梯度折射率介质辐射传输方程,初步建立了分析梯度折射率介质辐射传热的理论体系。研制了高温粒子辐射特性实验台,建立了微粒复折射率的反演模型。提出了单层各向异性散射的射线踪迹-节点分析法,并将其拓展到复合层异性散射,发现相函数对辐射传热的影响存在单调的函数关系。构造了激光平行、倾斜入射的物理模型,分析了4种辐射传输计算方法的假散射和射线效应。发展了求解瞬态辐射传热的间断有限元/谱元法,研究了辐射传递方程的无网格法。以稳定而状态易于调控的层流等离子体长射流为主要研究对象,实验研究了层流等离子体射流的产生、特性及其向湍流射流转变的规律;以多种方法检测了射流参数的波动特性以及温度、速度、动压及其分布特性;与实验相配合,以数值模拟方法对层流与湍流射流的流动、传热、引射环境空气等特性进行了比较研究, 揭示了两种射流特性间差异巨大的原因,仔细研究了基板、自然对流与侧吹气体等对层流射流特性的影响;结果表明层流射流可在很宽的参数范围内产生,具有很强抗扰动能力,用于材料表面加工具有明显优于湍流射流的工艺稳定性和可控性。