纳米流体作为一种优异的强化换热工质,具有导热系数高、辐射吸收能力强、传热性能好等优点,对于提高热交换系统的经济性、可靠性和小型化有重要的意义,具有广阔的应用前景和潜在的巨大经济价值。纳米流体的光谱辐射特性研究是研究纳米流体的一个重要方面,并在光谱辐射领域引起广泛关注。但纳米流体对光的吸收以及内部的辐射传输机理,尤其是实际应用中普遍存在的非均一粒子系纳米流体光谱辐射传输机理目前仍不清晰;在纳米粒子流动过程中,影响辐射吸收能力、管内换热效率和换热器使用寿命的冲蚀沉积问题的研究也有待开展。因此,本文针对非均一粒子系中的光谱辐射传输问题和纳米粒子冲蚀沉积问题进行理论和实验研究。首先,本文以纳米流体半透明介质为研究对象,针对非均一粒子系纳米流体建立光谱辐射传输模型,基于Matlab和Visual Studio,利用米氏理论和蒙特卡洛法,开发求解均一粒子系和非均一粒子系光谱辐射特性参数计算程序,开展了均一粒子系和非均一粒子系光谱辐射特性研究,比较了使用简化的均一粒子系代替实际非均一粒子系对纳米流体光谱辐射特性参数的影响。通过实验数据和理论计算结果的对比,发现开发的非均一粒子系光谱辐射特性参数计算程序的结果更加符合实际测试结果,更能准确反映光束在实际纳米流体中的光谱传输特性。其次,本文针对影响纳米流体光谱辐射的粒子冲蚀沉积问题,以90°弯管为研究对象,利用计算流体力学软件,研究了液固两相流条件下纳米流体的流动特性及对管壁冲蚀沉积特征,计算了特征管段不同轴向截面两相流的流速分布、粒子浓度分布,从流体动力学的角度分析了不同部位流速分布、粒子浓度分布对管壁冲蚀沉积的影响。结果发现90°弯管特征管段的沉积热点区域为轴向角45°～75°,周向角345°～15°、120°～150°以及210°～270°处,冲蚀热点区域为轴向角45°～75°,周向角120°～150°以及210°～270°处。因此,在纳米流体应用过程中,应重点对该冲蚀沉积热点予以防护。最后,本文搭建了纳米流体冲蚀沉积实验台,设计、制作了可以测试不同轴向角和周向角冲蚀沉积情况的90°测试弯管,进行14小时冲蚀沉积实验测试。通过X射线光电子能谱仪和电感耦合等离子光谱/质谱仪检测纳米流体对弯管的冲蚀沉积行为,并定量分析了不同部位的沉积量。结果表明,冲蚀沉积最严重的区域为轴向角30°～75°,周向角345°～15°处,同数值分析结果基本一致。