耦合BRDF壁面一维非灰气体辐射传热研究

发布时间：2017-08-23 19:19

  本文关键词：耦合BRDF壁面一维非灰气体辐射传热研究

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【摘要】：辐射换热作为一种基本的传热方式广泛存在于各类工程技术领域中,例如电力、气象、航空、化工等,出现了大量与红外辐射特性及传热相关的问题,准确的把握气体辐射特性是求解辐射传递过程的关键。同时,在实际辐射换热系统中,实际材料表面的辐射特性往往不能简单假设为黑体或漫灰体亦或镜反射体,材料表面的双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)描述光在其表面的发射和反射问题方面有一定的优势,这对精确计算气体辐射传热具有重要的意义。本文所作的主要工作如下:应用统计窄谱带模型SNB和离散坐标法DOM计算非灰气体在不同壁面条件下的辐射传热,研究了板间距、介质浓度、不同介质等条件下,BRDF壁面与黑体壁面和漫灰体壁面在计算气体辐射传热方面带来的影响。首先研究了不同板间距下壁面漫灰体时气体的辐射热源和净辐射热流,结果显示随着板间距减小,热源在左右壁面附近变化就愈剧烈,在这种情况下,不同的壁面条件引起的热源和热流分布的误差会更大。然后也分别研究了壁面为漫灰体时介质浓度、不同介质下的传热计算,所得结果表明随着气体介质浓度的升高,介质的放热量变大,同一浓度下水蒸气吸收能力最强,二氧化碳次之,一氧化碳最小。最后选择Minnaert模型作为BRDF函数,计算壁面分别为黑体、漫灰体、灰性BRDF壁面以及非灰BRDF壁面时不同板间距、不同介质浓度条件下的辐射传热,发现在平行平板间距减小时,介质的吸收作用也随之减小,到达壁面的辐射强度多,这个时候,四种不同的壁面条件所得到的热源差异较越大,热流分布亦是如此。在随着介质的浓度升高,介质的吸收能力虽然增强,但同时介质发出的辐射能也增大,使得到达壁面的辐射强度也随之增大,此时不同的壁面带来的差异也很大,所以准确的把握壁面辐射特性在辐射传热计算分析中就显得尤为重要。研究了空气燃烧和富氧燃烧时耦合BRDF壁面的气体辐射换热计算。分别计算干烟气循环和湿烟气循环两种烟气循环下四种不同壁面对气体辐射换热的影响,结果表明,简单的壁面辐射特性假设在计算热源和热流分布时会带来很大的误差,而且随着辐射参与性气体浓度的升高,误差会更大。
【关键词】：BRDF SNB DOM 辐射热源 富氧燃烧
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 气体辐射特性研究现状11-13
• 1.3 辐射传递方程的求解13-16
• 1.4 BRDF表面的测量及模型研究16-18
• 1.5 本文的主要工作18-19
• 2 气体辐射传热的求解及耦合BRDF壁面原理介绍19-33
• 2.1 SNB模型的介绍19-22
• 2.2 离散坐标法求解气体辐射传递方程22-26
• 2.3 气体辐射传热耦合BRDF壁面的理论及公式推导26-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 耦合BRDF壁面一维气体辐射传热计算及分析33-50
• 3.1 灰性BRDF壁面对一维气体辐射传热的影响33-46
• 3.2 非灰BRDF壁面对一维气体辐射传热的影响46-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 耦合BRDF壁面富氧燃烧的辐射传热计算50-64
• 4.1 耦合BRDF壁面干烟气循环富氧燃烧的辐射传热计算50-56
• 4.2 耦合BRDF壁面湿烟气循环富氧燃烧的辐射传热计算56-62
• 4.3 本章小结62-64
• 5 全文总结及建议64-66
• 5.1 全文总结64-65
• 5.2 后续工作建议65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间的科研成果73

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本文编号：726805