本文關(guān)鍵詞：耦合BRDF壁面一維非灰氣體輻射傳熱研究

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【摘要】：輻射換熱作為一種基本的傳熱方式廣泛存在于各類工程技術(shù)領(lǐng)域中,例如電力、氣象、航空、化工等,出現(xiàn)了大量與紅外輻射特性及傳熱相關(guān)的問題,準(zhǔn)確的把握氣體輻射特性是求解輻射傳遞過程的關(guān)鍵。同時,在實(shí)際輻射換熱系統(tǒng)中,實(shí)際材料表面的輻射特性往往不能簡單假設(shè)為黑體或漫灰體亦或鏡反射體,材料表面的雙向反射分布函數(shù)(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)描述光在其表面的發(fā)射和反射問題方面有一定的優(yōu)勢,這對精確計(jì)算氣體輻射傳熱具有重要的意義。本文所作的主要工作如下:應(yīng)用統(tǒng)計(jì)窄譜帶模型SNB和離散坐標(biāo)法DOM計(jì)算非灰氣體在不同壁面條件下的輻射傳熱,研究了板間距、介質(zhì)濃度、不同介質(zhì)等條件下,BRDF壁面與黑體壁面和漫灰體壁面在計(jì)算氣體輻射傳熱方面帶來的影響。首先研究了不同板間距下壁面漫灰體時氣體的輻射熱源和凈輻射熱流,結(jié)果顯示隨著板間距減小,熱源在左右壁面附近變化就愈劇烈,在這種情況下,不同的壁面條件引起的熱源和熱流分布的誤差會更大。然后也分別研究了壁面為漫灰體時介質(zhì)濃度、不同介質(zhì)下的傳熱計(jì)算,所得結(jié)果表明隨著氣體介質(zhì)濃度的升高,介質(zhì)的放熱量變大,同一濃度下水蒸氣吸收能力最強(qiáng),二氧化碳次之,一氧化碳最小。最后選擇Minnaert模型作為BRDF函數(shù),計(jì)算壁面分別為黑體、漫灰體、灰性BRDF壁面以及非灰BRDF壁面時不同板間距、不同介質(zhì)濃度條件下的輻射傳熱,發(fā)現(xiàn)在平行平板間距減小時,介質(zhì)的吸收作用也隨之減小,到達(dá)壁面的輻射強(qiáng)度多,這個時候,四種不同的壁面條件所得到的熱源差異較越大,熱流分布亦是如此。在隨著介質(zhì)的濃度升高,介質(zhì)的吸收能力雖然增強(qiáng),但同時介質(zhì)發(fā)出的輻射能也增大,使得到達(dá)壁面的輻射強(qiáng)度也隨之增大,此時不同的壁面帶來的差異也很大,所以準(zhǔn)確的把握壁面輻射特性在輻射傳熱計(jì)算分析中就顯得尤為重要。研究了空氣燃燒和富氧燃燒時耦合BRDF壁面的氣體輻射換熱計(jì)算。分別計(jì)算干煙氣循環(huán)和濕煙氣循環(huán)兩種煙氣循環(huán)下四種不同壁面對氣體輻射換熱的影響,結(jié)果表明,簡單的壁面輻射特性假設(shè)在計(jì)算熱源和熱流分布時會帶來很大的誤差,而且隨著輻射參與性氣體濃度的升高,誤差會更大。
【關(guān)鍵詞】：BRDF SNB DOM 輻射熱源 富氧燃燒
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 氣體輻射特性研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 輻射傳遞方程的求解13-16
• 1.4 BRDF表面的測量及模型研究16-18
• 1.5 本文的主要工作18-19
• 2 氣體輻射傳熱的求解及耦合BRDF壁面原理介紹19-33
• 2.1 SNB模型的介紹19-22
• 2.2 離散坐標(biāo)法求解氣體輻射傳遞方程22-26
• 2.3 氣體輻射傳熱耦合BRDF壁面的理論及公式推導(dǎo)26-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 耦合BRDF壁面一維氣體輻射傳熱計(jì)算及分析33-50
• 3.1 灰性BRDF壁面對一維氣體輻射傳熱的影響33-46
• 3.2 非灰BRDF壁面對一維氣體輻射傳熱的影響46-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 4 耦合BRDF壁面富氧燃燒的輻射傳熱計(jì)算50-64
• 4.1 耦合BRDF壁面干煙氣循環(huán)富氧燃燒的輻射傳熱計(jì)算50-56
• 4.2 耦合BRDF壁面濕煙氣循環(huán)富氧燃燒的輻射傳熱計(jì)算56-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 5 全文總結(jié)及建議64-66
• 5.1 全文總結(jié)64-65
• 5.2 后續(xù)工作建議65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果73

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本文編號：726805