水面蒸发现象广泛存在于自然界、工农业生产以及日常生活中,分析水面蒸发的特性规律、了解蒸发过程的控制机理和影响因素,具有重要意义。本文采用实验测量和数值模拟方法,研究静止水面蒸发的能质传输机理和过程特性,分析太阳辐照、环境气流等各因素的影响。研究内容包括以下几个方面:(1)建立了太阳辐照、空气对流条件下,考虑水体内部太阳光谱吸收与导热的静止水面稳态蒸发模型,采用Monte-Carlo法与控制容积法、结合谱带模型,编制了水体内传热与水面蒸发耦合的计算程序。通过与相关文献对比,验证计算可靠性;在此基础上,分析了太阳辐照与空气流速、温度、湿度对水面蒸发及水体内部温度的影响。(2)采用Fluent软件,模拟分析了空气外掠大平面的湍流对流换热过程。考察了自然对流、冷热壁面、来流湍流度对换热的影响,讨论了长度尺寸很大时,对流换热系数的变化特性,为空气与大水面之间对流换热计算提供了依据。(3)搭建了具有三个圆筒水池的室外水面蒸发实验装置,分别利用夜间辐射遮挡板、昼夜遮光板,构造了相同气流环境中三种不同的太阳辐照和红外辐射散热条件。进行了三种辐射条件下水面蒸发的实验测量,获得了连续多日的蒸发量、水池内温度及相应的空气流和太阳辐照量实验测量数据。通过三个水池的实验数据对比分析,考察了太阳辐照、辐射散热、空气流速度、温度、湿度对水面蒸发的影响。进一步,针对该实验过程,建立了静止水面非稳态蒸发的物理数学模型,进行了数值模拟与实验结果比较。(4)通过实验测量,研究了基于多孔丝网材料改变水体的太阳光谱吸收性能对水面蒸发的影响。比较分析了多孔丝网材料在水面和水内深度对水面蒸发率、温度的影响。通过研究,积累了水面蒸发实验数据,获得了太阳辐照强度、空气对流参数对静止水面蒸发的影响规律,了解了水体的太阳光谱吸收能力对蒸发的作用。为相关应用和研究提供了参考依据。