弥散粒子系广泛存在于自然及工业过程,是辐射换热的重要研究对象。根据经典辐射传递理论是否适用,弥散粒子系可以分为稀疏粒子系和密集粒子系两种类型。稀疏粒子系的辐射换热已有成熟理论,然而密集粒子系由于存在多种复杂物理过程,相关辐射换热分析理论仍待发展。密集粒子系在太阳能热利用传热储热工质、选择性激光烧结等方面有重要应用。由于涉及高温工况,辐射换热成为主要传热过程。已有研究表明,当粒子间距接近或小于热辐射特征波长时,会产生光子遂穿效应（Photon tunneling effect）,颗粒间辐射换热热流会远大于对应的黑体极限换热热流（高数个量级）。同时,多个粒子间存在复杂的近场相干作用,即多体作用,其对粒子间辐射换热影响显著,可引起增强,亦或抑制辐射换热热流的效果。目前,密集粒子系内多体作用对辐射换热的影响机制尚未厘清,亦缺乏系统性研究。另一方面,对于工业应用中具有宏量规模的密集粒子系,已发展的颗粒尺度多体辐射换热理论由于计算量过大而难以实施,亟需发展可考虑近场多体作用的连续介质辐射换热理论。本文针对密集粒子系近场辐射换热上述两个方面的问题,基于辐射换热第一原理（涨落电磁理论）,完整考虑光子遂穿及多体作用等近场换热物理机制,以随机及晶格结构密集粒子系为研究对象,系统分析多体作用对密集粒子系近场辐射换热特性的影响,同时发展可适用于宏量规模的密集粒子系近场辐射换热分析的连续介质理论。针对随机结构密集粒子系内多体作用对其近场辐射换热特性的影响,以一种典型随机粒子体系,即金属纳米粒子分形团簇为对象,采用综合考虑电极化及磁极化贡献的耦合偶极子方法分析两个银纳米粒子分形团簇近场辐射换热中多体作用的影响。研究表明,磁极化涡电流耗散主导了金属纳米粒子分形团簇间近场辐射换热,只考虑电极化位移电流耗散起会引起显著偏差。室温下,多体作用对金属纳米粒子分形团簇近场辐射换热影响不明显,这与电介质分形团簇不同,后者中多体作用对近场辐射换热呈现显著抑制作用。当团簇间距较小时,金属纳米粒子分形团簇辐射换热系数随分形维数的增大而增大,团簇的相对取向对辐射换热热流的影响显著,而当间距较大时,团簇的空间相对取向和分形维数的影响均较弱。针对晶格结构密集粒子系内多体作用对其近场辐射换热特性的影响,以典型晶格结构粒子系为对象,包括粒子链、方形晶格及粒子光栅等,考虑电介质Si C、金属银及热致相变二氧化钒（VO2）粒子,采用耦合偶极子方法分析纳米粒子链内、两个方形纳米粒子晶格及纳米粒子光栅间多体作用对近场辐射换热特性的影响。与随机粒子系不同,晶格结构中可能存在特殊的结构共振特性,从而会对其近场辐射换热产生显著影响。通过对两个方形纳米粒子晶格结构近场辐射传热机制的深入分析,总结出粒子系近场辐射换热特性可分为4个分区,包括:（a）稀疏区,近场辐射换热由邻近粒子对主导;（b）稠密区,粒子系中各粒子对近场辐射换热贡献近似相等;（c）非多体作用区,多体作用可忽略,辐射换热量的计算可仅考虑两体作用;（d）多体作用区,多体作用显著。给出了判断密集粒子系近场辐射换热多体作用强弱的定性判据,即粒子光学响应与热辐射普朗克窗口匹配是否良好及粒子间距是否接近两体多重散射尺度。粒子光学响应与普朗克窗口匹配越好,近场耦合作用越强,多体作用对辐射换热影响越大。当邻近链与主链存在很强的耦合作用时,邻近链的存在会显著抑制主链内的辐射换热。对两个粒子光栅,多体作用使其辐射换热热流随两个粒子光栅之间的扭转角呈振荡变化。对纳米粒子系近场自辐射能流和局域能量密度的了解,有助于深入理解粒子系近场辐射换热的多体作用。基于耦合偶极子近似,综合考虑热涨落电极化和磁极化贡献,导出了密集粒子系热辐射坡印廷矢量的计算模型。该模型适用于求解电介质及金属纳米粒子系坡印廷矢量,对于电介质粒子,如半径20 nm的Si C粒子,电偶极子贡献远大于磁偶极子贡献（高约4个数量级）,可忽略磁偶极子贡献,而对于金属粒子,如半径20 nm的银粒子,磁偶极子贡献远大于电偶极子贡献（高约2个数量级）,可忽略电偶极子贡献,将其直接近似为磁偶极子。发现Si C邻近粒子链会显著抑制中心Si C粒子链内局域热辐射能量密度,而银邻近粒子链对中心Si C粒子链或银粒子链内局域热辐射能量密度则无明显影响,这主要是归结于Si C纳米粒子的光学响应与普朗克窗口匹配良好,近场耦合作用较强,从而多体作用对辐射换热影响越大。对于宏量规模的密集粒子系,采用颗粒尺度的多体辐射换热理论进行近场辐射换热分析由于计算量过大而难以实施。假设经典的热扩散方程及傅立叶定律成立,则可通过辐射等效导热系数表征粒子系近场辐射热扩散特性。通过多体辐射换热理论求解密集粒子系辐射等效导热系数,分析了多体作用及材料相变对VO2粒子链近场辐射热扩散特性的影响。发现相变温度341K以下（电介质态）VO2粒子链辐射等效导热系数远大于相变温度上（金属态）VO2粒子链辐射等效导热系数（约是后者的50倍）。这归结于电介质态时粒子光学响应与普朗克窗口匹配良好,近场耦合作用强。纳米粒子的光学响应与宿主介质相对介电常数有关,其与普朗克窗口的匹配程度受宿主介质相对介电常数影响。考虑非吸收性宿主介质,VO2粒子链辐射等效导热系数随宿主介质相对介电常数增大而增大。由于近场辐射换热的特殊性,密集粒子系内经典的热扩散方程及傅立叶定律的假设可能并不成立,针对该问题的回答需要基于热辐射第一原理进行严格推导,目前还没有基于热辐射第一原理导出密集粒子系热扩散方程的工作报道。本文基于颗粒尺度的粒子系多体辐射换热理论,结合局域温度连续假设进行严格理论推导,导出了连续介质尺度下以温度为变量的扩散型控制方程,自然地给出了辐射等效导热系数张量的计算关系式。该控制方程具有与经典热扩散方程不同的形式:对于非均匀布置的粒子系,新的控制方程除了扩散项外,还包含一个一阶对流项,表征了粒子结构非对称布置引起的不对称传热特性;对于均匀布置的粒子系,一阶对流项自然消去,退化为经典的热扩散方程形式。从理论上证明,对于非均匀布置粒子系的近场辐射换热,假设傅立叶定律成立是不准确的,结构不对称会引起热辐射光子的类对流型传热行为。通过与离散尺度理论模拟结果进行对比,验证了所建立的新热扩散理论的准确性。所导出的新型辐射等效导热系数计算关系式具有通用性,可方便用于计算多维粒子系辐射等效导热系数张量。分析表明,由于高维粒子体系内具有更多的换热通道,密集粒子系的维数越高,辐射等效导热系数越大。