热辐射的传输过程中经常会遇到半透明介质,例如各种具有吸收散射特性的气体及水体,甚至好多研究对象自身就是半透明材料,如玻璃、硅胶、陶瓷材料、一些半导体材料、硼硅酸盐、塑料等在工业中已有广泛应用,这些材料一般对于大范围波段内的热辐射是半透明的。所以对半透明介质或者材料的辐射特性的研究成了提高设备性能、工艺制造水平和测量精度的重要环节。特别是在高温下,半透明介质内的辐射传递研究的重要性将显得更为突出,例如半导体材料激光加工、高温燃气轮机叶片表面热防护技术、航空发动机尾焰测量中都需要进行半透明介质内的热辐射传输分析计算。　　 在先进燃气轮机技术领域,具有半透明辐射特性的高温热防护涂层(TBCs)已被广泛应用,以降低高温环境下金属部件的温度。为实现高温热防护表面的非接触温度测量和表面热流密度的准确估计,亟需开展高温热防护涂层的辐射传递和光谱辐射特性研究工作。本文即以具有半透明热防护涂层的燃气轮机热端金属表面为研究对象,基于半透明涂层的吸收、发射、散射及折射光学特性,采用蒙特卡罗法(Monte Carlo method)和控制容积法对半透明涂层内部的辐射-导热复合换热进行数值计算,获得了涂层内部的温度场分布规律,进一步研究了在镜面假设下半透明涂层表面的光谱发射特性。　　 表面发射特性是表面状态的函数,在镜面假设的基础上来研究表面发射特性并不合理。为了更有效地研究高温热防护涂层表面的发射特性,本文采用高斯分布假设来模拟实际料糙表面中二次微元曲面高度的概率密度函数,在给定涂层内线性温度分布的情况下,通过基于蒙特卡罗光束跟踪统计技术的几何光学近似方法,对实际粗糙的热防护涂层表面的热发射特性进行了统计模拟。并分析了表面粗糙参数、涂层内温度分布、涂层厚度和基底反射对表面光谱定向发射、光谱半球发射的影响。本文的理论分析方法及分析结果揭示的一些普遍规律,期望能够为相关的辐射温度与热流测量提供应用参考。