随着社会经济的发展,能源的消耗逐年增加,环境污染日趋严重,因此为了节约能源,保护环境,太阳能的利用逐渐引起世界各国的关注。由于纳米流体具有良好的光谱吸收特性,导热性能以及传热性能,因此作为太阳能集热器的集热工质具有重要的实际意义。关于纳米流体辐射特性的研究,国内外学者主要集中在理论研究和实验研究两个方面。然而实际问题中,纳米流体的稳定性会随着时间的推移而逐渐减弱,最终会出现颗粒团聚分层现象。针对此现象,本文做了相关的模拟工作,对具有梯度折射率的纳米流体进行了辐射特性以及传热性能的理论研究。并为了使纳米流体具有更好的吸热效果,通过人为调控对其进行了分层处理,并进行了相关模拟计算。本文利用数值模拟计算的手段,分别建立了一维平板模型和二维方腔模型,来模拟纳米流体的辐射特性以及传热特性。对比分析了非均匀纳米流体与均匀纳米流体的吸热效果,并考虑不同因素对非均匀纳米流体的影响,做了不同种类纳米流体的吸热优化对比分析。研究结果表明:对于纳米流体的辐射特性,当SiO₂-H₂O纳米流体具有梯度折射率之后,其吸收率较均匀条件下而言有了明显的提升,且折射率梯度、质量分数以及粒径的增大都会在一定程度上加强纳米流体对太阳辐射的吸收,其中折射率梯度和质量分数影响更加明显,粒径过度增大反而对吸收率没有提升的效果;对纳米流体进行分层处理之后,吸热效果也具有一定的提升,而且质量分数的分层条件吸收效果更佳明显;对于传热特性,梯度折射率的加入同样使得纳米流体的温度有了明显的提升,在非均匀条件下,流体平均温度随着折射率梯度、质量分数以及颗粒粒径的增大而增大,且分层之后纳米流体温度同样出现明显的提升;同时对比分析了SiO₂、TiO₂,ZrC三种纳米流体的集热效果,结果显示ZrC的吸热能力最强,SiO₂最弱。