辐射与导热和对流是不同方式的传热现象,在数学描述和物理意义上有着根本的区别。工程中辐射换热通常与其它传热方式如导热、对流、相变等相耦合,并与其它物理现象如流体流动、化学反应、燃烧等紧密相关,因此耦合换热问题的求解具有重要的实际意义。由于吸收、发射、散射性介质内的辐射传递方程是一个微分积分方程,在考虑复杂几何形状和耦合换热时,更增加了求解的复杂性。有限体积法物理意义明确,在流动与传热的数值计算中有广泛的应用,利用有限体积法求解辐射传输能够保证在微元控制体内及微元控制立体角内辐射能量守恒,因而使得模拟结果具有较高的精度。非结构化网格技术是处理复杂几何形状物理问题的一种有效手段,因此,参与性介质内辐射传输的非结构有限体积模型将兼顾计算精度和对复杂几何形状处理的灵活性。目前导热和流动分析的商业软件很多,但在参与介质内辐射传输模拟方面还不够完善,可以利用商业软件自带的开发工具,采用混合编程技术完善它们的功能。本文针对三维复杂几何形状的半透明介质的耦合换热问题进行了以下几个方面的研究:1.应用直角坐标系下非结构化有限体积法理论,建立了三维复杂几何体参与性介质内辐射传输模型并编制相应的程序,分析了计算精度和计算效率的影响因素。2.针对气动加热下的三维空心球冠状光学窗口内导热和辐射耦合换热问题,应用ANSYS的二次开发工具APDL实现了Fortran(辐射热源项计算)和ANSYS软件(耦合换热计算)的混合编程。3.针对超音速飞行的高空远程无人机尾喷焰的对流和辐射耦合换热问题,应用Fluent的二次开发工具UDF实现了Fortran(辐射热源项计算)和Fluent软件(耦合换热计算)的混合编程。