等温腔式黑体内壁面局部发射率变化对空腔发射率的影响研究

杨成志; 安保林; 赵云龙; 宋旭尧; 陆规; 董伟; 王琪雯; 叶强; 李元媛

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.05

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4) : 499-504. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.05

热学计量

等温腔式黑体内壁面局部发射率变化对空腔发射率的影响研究

杨成志 ¹^,² ,
安保林 ² ,
赵云龙 ² ,
宋旭尧 ³ ,
陆规 ¹ ,
董伟 ² ,
王琪雯 ² ,
叶强 ³ ,
李元媛 ¹

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Effect of Wall Local Emissivity Variation on Cavity Emissivity of Isothermal Cavity Blackbody

YANG Chengzhi ¹^,² ,
AN Baolin ² ,
ZHAO Yunlong ² ,
SONG Xuyao ³ ,
LU Gui ¹ ,
DONG Wei ² ,
WANG Qiwen ² ,
YE Qiang ³ ,
LI Yuanyuan ¹

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摘要

腔式黑体是热工计量领域中常用的辐射源，其内壁面材料发射率是影响黑体空腔发射率的重要因素。因此，采用有限体积法模拟计算了黑体空腔积分发射率，并将其结果与Monte-Carlo法计算结果进行比较；模拟计算不同长径比下黑体腔壁和腔底内壁面材料发射率变化对黑体空腔发射率的影响，进而讨论局部材料发射率变化对黑体空腔发射率的影响。结果表明，有限体积法模拟结果与Monte-Carlo法计算结果偏差在0.1%以内；当腔底壁面发射率在0.3以上，长径比L/R>5时，空腔积分发射率变化量小于0.002；腔壁壁面材料发射率变化对空腔积分发射率的影响更为显著，其它因素不变的情况下，仅将壁面发射率从0.8变为0.5，其空腔积分发射率变化量大于0.09；局部壁面材料发射率发生改变时，空腔积分发射率变化量随轴向相对位置靠近空腔开口而逐渐变大。

Abstract

Cavity blackbody is a commonly used radiation source in the field of thermal metrology， and the emissivity of its inner wall material is an important factor affecting the emissivity of the blackbody cavity. Therefore， the integral emissivity of the blackbody cavity is simulated by the finite volume method， and the results are compared with those obtained by the Monte-Carlo method. The influence of the material emissivity variation of the cavity wall and the inner wall of the cavity bottom on the emissivity of the blackbody cavity under different aspect ratios is simulated and calculated， and then the influence of the local material emissivity variation on the emissivity of the blackbody cavity is discussed. The results show that the deviation between the finite volume method and Monte-Carlo method is less than 0.1%. When the emissivity of the bottom wall is above 0.3 and the aspect ratio L/R>5， the change of the integral emissivity of the cavity is less than 0.002. The change of the wall material emissivity has a more significant effect on the cavity integral emissivity. When the wall emissivity is changed from 0.8 to 0.5， the change of the cavity integral emissivity is more than 0.09. When the local wall material emissivity changes， the change of the integral emissivity of the cavity gradually increases as the axial relative position is closer to the cavity opening.

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杨成志, 安保林, 赵云龙, 等. 等温腔式黑体内壁面局部发射率变化对空腔发射率的影响研究[J]. 计量学报. 2025, 46(4): 499-504 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.05

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中图分类号： TB94

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