近些年来,随着纳米技术的研究,纳米工艺、微机电系统、纳米制造工艺等工程应用的飞速发展。传统辐射换热理论在微纳米尺度中不再适用。微纳米尺度下的物体间的辐射换热性质和机理与宏观尺度下有着极大的差别。当物体尺寸或间隙尺寸与热平均自由程或热辐射波长接近时,近场辐射发挥主要作用。由于光子隧道效应和表面极化激元的作用,近场辐射的热通量比远场辐射的热通量大5-6个数量级。对近场辐射的研究能改善和发展例如,近场显微镜、热光伏发电等设备和技术。因此,近场热辐射作为一个辐射换热中的新兴课题,得到了广泛的关注。本文将从物理机理出发,介绍近场辐射的性质和研究方法。基于麦克斯韦方程组,采用电磁理论,波动电动力学以及涨落耗散理论建立研究近场辐射换热的基本方法。并介绍存在于介质表面的倏逝波和表面极化激元以及其对近场辐射的影响。引进一种准确性高,计算消耗少的边界元方法,将三维模型降维,用非结构化网格,对模型进行离散。用该方法对实际材料和模型进行近场领域的相关辐射问题模拟计算。对于四种金属材料,金、铝、银、铜的无限大平面表面处的局域态密度进行计算,分别讨论距离、材料、模型划分等因素对电场局域态密度和金属表面等离子体激元对珀塞尔系数的影响。表面等离激元具有近场增强和短波长等特点,并分析其对近场辐射的影响。本文将从几个简单模型结构入手,分别计算两无限大平板结构、简单球体之间的近场辐射换热。探讨电介质材料以及两种表面极化支持的表面电磁波对近场辐射的贡献。发现由于金属良导体的等离子体的振荡频率通常要比热源的特征频率高的多,对于良导体,近场辐射的增强并不是很明显。而对于通过表面声子极化耦合表面电磁波的电导率较小的半导体和准金属,在纳米尺度可以大大提高辐射热通量。利用边界元法对自定义的球体阵列、探针平板结构、以及任意形状三维物体计算光谱近场辐射换热能量密度。并分别与解析解和另一种新兴的热偶极子离散近似方法计算得到的结果进行比较。发现近场辐射中存在的多体现象,即两物体近距离放置的另一物体会增强两物体之间的辐射换热。边界元法由于其降维,简化计算等优势,未来在复杂三维物体结构近场辐射领域将起到重要作用。