适于混合气体基于k分布的灰气体加权和模型
2021-06-30尹雪梅王磊刘永涛吴超
尹雪梅,王磊,刘永涛,吴超
(郑州轻工业大学能源与动力工程学院,河南郑州450002)
引 言
辐射换热在高温燃烧系统中起着重要作用,准确预测辐射换热过程需要对高温下参与气体的辐射特性进行详细分析[1-3]。常见的参与性气体H2O和CO2包含成千上万条谱线信息,导致气体具有剧烈变化的非灰辐射特性,这给气体辐射计算造成很大困难[4]。逐线法(LBL)能精确计算气体辐射特性,但需要辐射传递方程在全部光谱范围内积分,巨大的计算成本使其只能作为检验其他模型计算精度的基准模型[5-6]。灰气加权和(WSGG)模型具有计算效率高、容易与商业软件结合的优点,非常适合在工程计算中使用。WSGG模型最关键的是权重因子和吸收系数的获取,为了获得高精度、适用范围广的WSGG模型参数,国内外学者进行了大量研究[7-9]。
WSGG模型由Hottle等[10]提出,Smith等[11]得到了广泛使用的WSGG模型参数,Yin[12]对Smith等的模型进行了检验和改进,得到了一种具有更高精度和更广适用性的空气燃烧WSGG模型。Dorigon等[13]提出了适用于H2O和CO2固定摩尔分数比等于1 和 2 的 WSGG 模 型 。 Johansson 等[14]、Kangwanpongpan等[15]在以前WSGG模型基础上提出一些关联式,以考虑H2O和CO2摩尔比的变化,但此方法很难处理有其他参与介质加入H2O和CO2混合物的辐射问题。Bordbar等[16]基于精确的总发射率数据库,得到了一组H2O和CO2混合物的WSGG模型精确参数。Cassol等[17]基于每种参与介质之间的WSGG系数相关性,建立了一种适用于任意浓度的H2O、CO2和烟尘介质的空气燃烧WSGG模型,进一步拓展了WSGG模型的适用范围。以上WSGG模型的参数均是通过拟合发射率得到的,没有实际的物理意义,这导致其模型在非均匀介质辐射传递求解中会有较大误差[18]。……
