碳黑通常以分形聚集体形式存在于火焰燃烧过程，能够强烈且连续地吸收、发射辐射能，因此准确预测其辐射特性参数对于高效、精确求解含碳黑分形聚集体的高温气-粒混合介质的辐射传输具有重要意义。
　　本文首先介绍了灰气体加权和模型（WSGG）、基于谱线的灰气体加权和模型（SLW）以及全光谱k分布模型（FSK）三种气体辐射全局模型的基本原理及异同点，并与精确的逐线法（LBL）进行比较。结果表明：在计算总发射率时，SLW 模型和 FSK 模型的计算精度较高，误差均不超过2%，WSGG模型的计算精度相对较低，但最大误差仍不超过9%。
　　其次，基于广义多体 MIE理论（GMM）模型研究了不同分形聚集规律对碳黑分形聚集体辐射特性的影响以及等效球假设的可行性。结果表明：在相同体积分数条件下，随着分形维数、前置因子、初级粒子粒径以及数目的增大，分形聚集体的消光截面和散射截面不断增大，吸收截面不断减小；等效球假设无法有效预测分形聚集体的辐射特性参数。
　　然后，本文利用瑞利-分形聚集理论模型（RDG-FA）计算了分形聚集体的光谱辐射特性参数，基于WSGG和FSK模型特点发展了一种碳黑分形聚集体辐射特性计算模型（WSGSA），其计算结果与逐线法相比，辐射热流和辐射源项的最大相对误差不超过6%和8%，具有较高的计算精度。同时本文还研究了分形维数、初级粒子个数、初级粒子粒径对高温气体-碳黑分形聚集体混合介质辐射传输的影响。研究表明：在相同体积分数条件下，随着分形维数的增大辐射热流和辐射源项减小，随着初级粒子个数、粒径的增大辐射热流和辐射源项增大。
　　最后，本文以乙烯/空气湍流扩散火焰为研究对象，通过数值模拟计算了火焰温度和碳黑体积分数分布，进一步验证了本文开发的WSGSA模型。结果表明：研究湍流扩散火焰时，WSGG模型和WSGSA模型耦合计算得到的结果与文献实验值非常吻合，且结果优于Fluent软件自带的气体辐射特性模型和碳黑吸收系数模型。