为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联, 本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点, 给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况, 解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明: 在所研究的肿瘤尺寸范围内, 肿瘤尺寸越小, 体内温度提升越高,体表的峰值温度越高, 体表温度分布半峰宽越窄, 温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤, 肿瘤越深, 体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低, 体表温度分布半峰宽越宽, 温度变化越平缓。

油料池火焰内部分为不同燃烧区域, 目前对油池火内部传热特性研究较少。 针对油池火内部传热特性研究不足的现状, 构建了红外火焰光谱测试系统, 研究分析了92#汽油、 95#汽油及润滑油池火焰红外光谱特性, 对油池火焰不同燃烧区域的光谱信息进行了提取分析, 结果表明: 三种油料池火焰光谱特征相似, 存在多个CO2, H2O及炭黑颗粒等燃烧产物的特征发射波段, 3.4 μm处C—H伸缩振动峰明显; 火焰烟气区主要光谱特征为4～4.5 μm波段范围内高温CO2发射峰, 该区域火焰与空气换热剧烈, 温度变化不稳定, 火焰脉动频率较高; 火焰间歇区的光谱特征是4～4.5 μm波段范围内高温CO2发射峰, 与烟气区相比, 火焰间歇区脉动频率相对较低; 与烟气区及间歇区相比, 火焰连续区燃烧较为稳定, 该区域的光谱特征明显, 在2.5～3 μm波段范围内炭黑粒子发射光谱强度较高, 且在3.4 μm处存在C—H伸缩振动峰, 表明油料池火焰光谱3.4 μm处的特征峰由高温油蒸汽产生。 油池火焰不同燃烧区域光谱特征分析表明, 油池火焰液态油表面的“富燃料层”吸收火焰传热, 引起3.4 μm附近油蒸汽分子能级的改变。 油池火焰不同燃烧区域发射光谱强度计算表明, 火焰连续区的强度最大, 其次为间歇区, 火焰烟气区与空气对流强烈, 测得的发射光谱强度最低。 研究结果为火焰—油料传热模型的修正提供了参考。

低温红外目标源是测试和标定低温红外传感器的响应线性度和非均匀性的关键测试设备。对所研制的低温红外目标源设备的工作原理进行了论述，同时基于有限元分析方法，以ANSYS软件为载体对黑体面源控温方式及温度场分布进行模拟分析，并进行了测温实验。结果表明：所研制的低温红外目标源结构设计合理，仿真温度场与实测温度场分布规律一致，控温精度不大于0.5 K，黑体面源温度分布均匀，表面温差不大于0.2 K，稳定性好(≤0.1 K/min)，可以满足低温红外系统的测试和检定要求。

为了进行光刻物镜恒温水套先期设计分析，采用相似性原理设计了一个恒温水套的小比例模型实验，并采用数值仿真的办法，证明了该小比例模型实验设计方法的正确性。首先根据恒温水套的结构形式给出了传热控制方程。接着对各控制方程进行分析，得出了稳定传热情况下模型实验设计的相似准则。然后根据相似准则设计了一个光刻物镜恒温水套的1：4 小比例模型。最后通过数值仿真分析了1：4 小比例模型及原型上的热场分布，计算结果表明它们之间的热场分布具有相似性。结论表明：在进行光刻物镜恒温水套小比例模型的稳定传热实验设计时，需要满足几何相似、雷诺数相似、普朗特数相似、毕奥数相似及边界条件相似。

为了提高大功率激光二极管列阵的散热效率以便提高其寿命和波长稳定性,研制了一种封装集成度较高的屋脊式硅基微通道热沉。将田口稳健设计方法用于微通道热沉的优化设计,利用正交试验和信噪比分析实现了参数的稳健优化。以(110)单晶硅作为基片,采用KOH各向异性刻蚀和硅-玻璃-硅三层阳极键合方法制作出了通道宽度约为50 μm的微通道热沉,通道壁面粗糙度优于0.1 μm。采用激光二极管芯片对样品进行了封装和测试,利用砷化镓激光波长的温度漂移系数估算出了中间激光二极管的有源区温升,从而计算出了热沉的热阻。测试结果表明,该微通道热沉的单位面积热阻约为0.070 cm2·K/W,与有限元分析结果基本一致。