散射对高温气体-碳黑颗粒混合物辐射传输的影响

发布时间：2024-03-04 18:16

　　基于全光谱k分布(Full spectrum k distribution,FSK)模型、MIE理论和有限体积法(Finite volume method,FVM),构建了均温、均质辐射参与性气体-碳黑颗粒混合物介质热辐射传输模型,并分析了碳黑不同尺寸、不同体积浓度以及介质不同路径长度和不同温度条件下,因忽略碳黑颗粒散射所导致的介质热辐射传输特性(如辐射热流、辐射源项)的计算误差。研究结果表明:体积分数不变,增大粒径,计算误差呈现出先增大后减小的趋势;数密度不变,增大粒径,或者粒径不变,增大体积分数,均将使得计算误差相应增大;粒径、体积分数不变,增大路径长度,或者升高介质温度,均将增大计算误差。通常对于含有大颗粒、高碳黑浓度的辐射参与性气体-碳黑颗粒混合物介质,碳黑颗粒散射不能忽略。

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【部分图文】：

图1H2O和CO2混合气体的光谱吸收系数和光谱重排后的吸收系数

对式(8)求反函数，即可得到如图1所示的辐射特性参数随累积k分布函数g变化的单调递增曲线(温度T=1000K，总压ptot为1个标准大气压，pH2O及pCO2均为0.1个标准大气压)。对式(1)和式(2)两端同时乘以狄拉克函数并在全光谱积分后，再同时除以k分布函数f(k,T)....

图2FSK+FVM方法与LBL+DOM[29]方法在计算一维平板间辐射热流和源项结果对比

式中：N=12;Ggi为积分点gi处的入射辐射力。为验证FSK+FVM方法的可行性，本文采用文献[29]计算工况，计算得到一维平板间H2O和CO2混合物在T=1000K,PH2O∶PCO2=0.1∶0.8,L=10m时局部辐射热流和源项分布，结果对比如图2所示，辐射热流和辐....

图3不同粒径下辐射热流及其误差（工况1)

图3和图4分别给出了体积分数fv=2.0×10-6,T=1000K,L=1.0m时，粒径D=0.05,0.1,0.5,1.0和3.0μm5种不同粒径下（工况1），辐射热流、辐射源项的分布情况以及因为忽略碳黑颗粒散射而引起的误差。当粒径等于0.05μm和0.1μm时，忽略碳....

图4不同粒径下辐射源项及其误差（工况1)

图3不同粒径下辐射热流及其误差（工况1)图5不同粒径光谱重排后的散射系数

本文编号：3919038