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(lèi)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(wèn)題,準(zhǔn)確的把握氣體輻射特性是求解輻射傳遞過(guò)程的關(guān)鍵。同時(shí),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(jiǎn)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(wèn)題方面有一定的優(yōu)勢(shì),這對(duì)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(lái)的影響。首先研究了不同板間距下壁面漫灰體時(shí)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(huì)更大。然后也分別研究了壁面為漫灰體時(shí)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(shí)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(shí),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(gè)時(shí)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(shí)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(shí)不同的壁面帶來(lái)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(shí)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(duì)氣體輻射換熱的影響,結(jié)果表明,簡(jiǎn)單的壁面輻射特性假設(shè)在計(jì)算熱源和熱流分布時(shí)會(huì)帶來(lái)很大的誤差,而且隨著輻射參與性氣體濃度的升高,誤差會(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(cè)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(duì)一維氣體輻射傳熱的影響33-46
• 3.2 非灰BRDF壁面對(duì)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(hào)：726805