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課程概述
鍋爐、加熱爐、窯爐、汽車、船舶、飛機、導彈和運載火箭等的高溫工業燃燒裝置中，處處可見高溫熱輻射在其中發揮重要的作用。包含氣體、液滴、固體顆粒物等熱輻射參與性介質的熱輻射傳遞過程準確定量十分更加複雜。本課程將輻射傳遞方程（Radiative
Transfer Equation，RTE）作為介質輻射傳熱分析的主線和重點，大約一半的課時用於RTE的推導、分析及求解方法的介紹，大約四分之一課時用於對氣體、顆粒物和表面輻射特性及其模型進行介紹，剩下四分之一課時用於若干介質熱輻射傳遞的應用問題。
本課程將貫穿科學思維方法和先進分析方法的講解，比如具有普遍使用價值的蒙特卡羅方法，以及已知信息不足條件下的病態反問題求解方法等，這些分析方法對熱輻射以外的問題也具有良好的參考價值。
教學單元
1 第一章 輻射傳熱基本概念回顧
第1節 熱輻射的重要性
第2節 熱輻射基本概念
第3節 表面對輻射的作用
第4節 表面雙向反射分佈函數及偏離鏡向反射峰值現象
第5節 黑體
第6節 幾個重要的基礎輻射定律
第7節 輻射強度概念及蘭貝特定律
第8節 發射率（黑度）及其檢測舉例
第9節 吸收率及灰體概念
第10節 溫室效應及大氣輻射
第11節 氣體輻射換熱基本概念及挑戰
第12節 本課程教學思路及教材
2 第二章 輻射傳遞方程的建立和推導
第1節 輻射傳遞系統、輻射介質及輻射強度
第2節 輻射吸收和散射方程
第3節 輻射發射和散射的增強作用方程
第4節 一般輻射傳遞方程
第5節 幾種簡化條件下的輻射傳遞方程
第6節 輻射傳遞方程的邊界條件及RTE小結
第7節 入射輻射、輻射熱通量及輻射熱源
第8節 熱流體能量守恆方程及本章小結
第二章習題
3 第三章 一維繫統輻射傳遞理論解
第1節 一維繫統輻射傳遞分析的意義及一維平行平板介質
第2節 一維輻射傳遞方程一般形式
第3節 一維輻射傳遞方程簡化形式
第4節 邊界為黑體表面的非散射平板介質精確解
第5節 輻射平衡灰性非散射平板介質精確解
第6節 平板間介質輻射熱通量及其散度計算一例
第7節 灰性漫射邊界非散射平板介質精確解
第8節 幾種散射平板介質精確解
第三章習題
4 第四章 光學薄、光學厚概念及其近似解
第1節 光學薄近似概念
第2節 幾種特殊的光學薄近似
第3節 光學薄介質輻射傳遞分析一例
第4節 光學薄近似解
第5節 光學厚近似的定義
第6節 光學厚近似的分析
第7節 光學厚近似解
第8節 本章小結
第四章習題
5 第五章 一維繫統輻射傳遞一般近似解
第1節 一般近似解的意義
第2節 舒斯特-史瓦西近似解
第3節 米爾恩-愛丁頓近似解
第4節 指數核近似解
第5節 本章小結
第五章習題
6 第六章 輻射傳遞分析的離散坐標法（DOM）
第一節 DOM法的概念和發展
第二節 DOM的基本原理
第三節 離散方向的選擇
第四節 一維繫統DOM求解
第五節 多維繫統DOM法求解
第六節 FVM對DOM法的發展
第六章習題
7 第七章 輻射傳遞分析的蒙特卡羅法（MCM）
第一節 蒙特卡羅法的概念及其起源
第二節 浦豐（Buffon）問題
第三節 隨機投點法與期望估計法
第四節 逆變換法：以介質吸收為例說明
第五節 輻射分析的蒙特卡羅法思路
第六節 輻射分析的蒙特卡羅法實施方法
第七節 蒙特卡羅法一例：READ法
第七章習題
8 第八章 輻射傳遞分析的DRESOR法
第一節 為什麼要做高溫燃燒熱輻射檢測？
第二節 高像素輻射成像分析面臨的挑戰
第三節 二維繫統輻射成像計算
第四節 輻射成像的快速計算方法
第五節 輻射成像快速算法的驗證
第六節 漫散射邊界處理及DRESOR法提出
第七節 DRESOR法主要研究進展
第八節 習題
9 第九章 氣體輻射特性及其光譜模型
第一節 氣體輻射特性概述
第二節 氣體輻射的物理機制
第三節 獨立譜線的輻射計算
第四節 氣體輻射特性數據庫
第五節 氣體輻射光譜模型概述
第六節 埃爾薩瑟窄帶模型
第七節 統計窄譜帶（SNB）模型
第八節 寬帶模型
第九節 整體模型
第九章習題
10 第十章 粒子及粒子雲輻射特性
第一節 粒子散射基本概念
第二節 粒子散射的定量描述
第三節 瑞利散射
第四節 球形粒子的米散射理論
第五節 大粒子輻射特性
第六節 粒子系輻射特性
第十章習題
11 第十一章 表面輻射特性
第一節 從路面蜃景談起
第二節 粗糙面大角度反射實驗觀察
第三節 表面的發射和吸收特性的描述
第四節 表面的反射特性的描述
第五節 表面輻射特性的理論分析
第六節 金屬和非金屬表面的輻射特性
第十一章習題
12 第十二章 梯度折射率介質和瞬態輻射問題
第一節 從「海市蜃樓」上蜃景談起
第二節 梯度折射率介質輻射傳遞基本原理
第三節 梯度折射率介質輻射傳遞分析方法
第四節 梯度折射率介質輻射傳遞的DRESOR法
第五節 激光干涉法梯度折射率檢測
第六節 瞬態輻射傳遞的時間漂移疊加法
第七節 瞬態輻射傳遞的DRESOR法
第十二章習題
13 第十三章 燃燒中的熱輻射問題
第一節 燃燒學基本科學問題
第二節 熱輻射對燃燒溫度分佈的影響
第三節 介質非灰性輻射模型的影響
第四節 湍流-輻射耦合作用（TRI）
第五節 燃燒反應放熱的輻射傳輸機制
第六節 輻射傳熱對煤粉射流著火穩燃的作用
第十三章習題
14 第十四章 輻射反問題及三維溫度場重建
第一節 因果律及正問題
第二節 反問題及輻射反問題
第三節 基於線性規劃的二維溫度場重建
第四節 分佈參數反演的Tikhonov正則化方法
第五節 基於正則化的三維溫度場重建
第六節 提高重建能力的虛擬像素法
第七節 溫度場和輻射參數同時重建
課程列表
名稱 時間長度
第01講第1節 熱輻射的重要性 00:03:42
第02講第2節 熱輻射基本概念 00:07:23
第03講第3節 表面對輻射的作用 00:06:54
第04講第4節 表面雙向反射分佈函數及偏離鏡向反射峰值現象 00:03:25
第05講第5節 黑體 00:13:11
第06講第6節 幾個重要的基礎輻射定律 00:02:59
第07講第7節 輻射強度概念及蘭貝特定律 00:02:54
第08講第8節 發射率（黑度）及其檢測舉例 00:12:19
第09講第9節 吸收率及灰體概念 00:05:51
第10講第10節 溫室效應及大氣輻射 00:03:15
第11講第11節 氣體輻射換熱基本概念及挑戰 00:02:57
第12講第12節 本課程教學思路及教材 00:04:41
第13講第1節 輻射傳遞系統、輻射介質及輻射強度 00:03:41
第14講第2節 輻射吸收和散射方程 00:07:55
第15講第3節 輻射發射和散射的增強作用方程 00:05:37
第16講第4節 一般輻射傳遞方程 00:04:01
第17講第5節 幾種簡化條件下的輻射傳遞方程 00:07:35
第18講第6節 輻射傳遞方程的邊界條件及RTE小結 00:05:47
第19講第7節 入射輻射、輻射熱通量及輻射熱源 00:04:43
第20講第8節 熱流體能量守恆方程及本章小結 00:05:04
第21講第1節 一維繫統輻射傳遞分析的意義及一維平行平板介質 00:03:42
第22講第2節 一維輻射傳遞方程一般形式 00:05:19
第23講第3節 一維輻射傳遞方程簡化形式 00:05:52
第24講第4節 邊界為黑體表面的非散射平板介質精確解 00:04:59
第25講第5節 輻射平衡灰性非散射平板介質精確解 00:04:28
第26講第6節 平板間介質輻射熱通量及其散度計算一例 00:04:47
第27講第7節 灰性漫射邊界非散射平板介質精確解 00:04:38
第28講第8節 幾種散射平板介質精確解 00:03:11
第29講第1節 光學薄近似概念 00:04:40
第30講第2節 幾種特殊的光學薄近似 00:04:07
第31講第3節 光學薄介質輻射傳遞分析一例 00:05:11
第32講第4節 光學薄近似解 00:09:33
第33講第5節 光學厚近似的定義 00:01:50
第34講第6節 光學厚近似的分析 00:05:02
第35講第7節 光學厚近似解 00:06:13
第36講第8節 本章小結 00:02:35
第37講第1節 一般近似解的意義 00:06:13
第38講第2節 舒斯特-史瓦西近似解 00:12:34
第39講第3節 米爾恩-愛丁頓近似解 00:09:02
第40講第4節 指數核近似解 00:05:58
第41講第5節 本章小結 00:02:28
第42講第一節 DOM法的概念和發展 00:04:42
第43講第二節 DOM的基本原理 00:08:40
第44講第三節 離散方向的選擇 00:05:26
第45講第四節 一維繫統DOM求解 00:14:00
第46講第五節 多維繫統DOM法求解 00:06:40
第47講第六節 FVM對DOM法的發展 00:02:22
第48講第一節 蒙特卡羅法的概念及其起源 00:05:58
第49講第二節 浦豐（Buffon）問題 00:05:31
第50講第三節 隨機投點法與期望估計法 00:03:51
第51講第四節 逆變換法：以介質吸收為例說明 00:10:32
第52講第五節 輻射分析的蒙特卡羅法思路 00:09:57
第53講第六節 輻射分析的蒙特卡羅法實施方法 00:11:02
第54講第七節 蒙特卡羅法一例：READ法 00:08:17
第55講第一節 為什麼要做高溫燃燒熱輻射檢測？ 00:09:16
第56講第二節 高像素輻射成像分析面臨的挑戰 00:09:52
第57講第三節 二維繫統輻射成像計算 00:08:19
第58講第四節 輻射成像的快速計算方法 00:10:58
第59講第五節 輻射成像快速算法的驗證 00:14:56
第60講第六節 漫散射邊界處理及DRESOR法提出 00:03:59
第61講第七節 DRESOR法主要研究進展 00:09:19
第62講第一節 氣體輻射特性概述 00:08:53
第63講第二節 氣體輻射的物理機制 00:11:53
第64講第三節 獨立譜線的輻射計算 00:09:28
第65講第四節 氣體輻射特性數據庫 00:04:23
第66講第五節 氣體輻射光譜模型概述 00:09:34
第67講第六節 埃爾薩瑟窄帶模型 00:08:25
第68講第七節 統計窄譜帶（SNB）模型 00:08:25
第69講第八節 寬帶模型 00:05:33
第70講第九節 整體模型 00:06:49
第71講第一節 粒子散射基本概念 00:12:37
第72講第二節 粒子散射的定量描述 00:06:50
第73講第三節 瑞利散射 00:08:06
第74講第四節 球形粒子的米散射理論 00:08:36
第75講第五節 大粒子輻射特性 00:06:00
第76講第六節 粒子系輻射特性 00:09:59
第77講第一節 從路面蜃景談起 00:08:42
第78講第二節 粗糙面大角度反射實驗觀察 00:14:05
第79講第三節 表面的發射和吸收特性的描述 00:13:32
第80講第四節 表面的反射特性的描述 00:07:45
第81講第五節 表面輻射特性的理論分析 00:09:47
第82講第六節 金屬和非金屬表面的輻射特性 00:07:47
第83講第一節 從「海市蜃樓」上蜃景談起 00:05:15
第84講第二節 梯度折射率介質輻射傳遞基本原理 00:07:11
第85講第三節 梯度折射率介質輻射傳遞分析方法 00:07:22
第86講第四節 梯度折射率介質輻射傳遞的DRESOR法 00:04:47
第87講第五節 激光干涉法梯度折射率檢測 00:10:12
第88講第六節 瞬態輻射傳遞的時間漂移疊加法 00:10:18
第89講第七節 瞬態輻射傳遞的DRESOR法 00:11:19
第90講第一節 燃燒學基本科學問題 00:09:00
第91講第二節 熱輻射對燃燒溫度分佈的影響 00:04:23
第92講第三節 介質非灰性輻射模型的影響 00:08:29
第93講第四節 湍流-輻射耦合作用（TRI） 00:11:53
第94講第五節 燃燒反應放熱的輻射傳輸機制 00:12:22
第95講第六節 輻射傳熱對煤粉射流著火穩燃的作用 00:18:31
第96講第一節 因果律及正問題 00:05:55
第97講第二節 反問題及輻射反問題 00:11:57
第98講第三節 基於線性規劃的二維溫度場重建 00:06:13
第99講第四節 分佈參數反演的Tikhonov正則化方法 00:07:14
第100講第五節 基於正則化的三維溫度場重建 00:13:58
第101講第六節 提高重建能力的虛擬像素法 00:17:49
第102講第七節 溫度場和輻射參數同時重 00:10:08
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