散射对高温气体-碳黑颗粒混合物辐射传输的影响

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。     

WSGSA模型在C2H4/空气湍流扩散火焰温度和烟尘预测中的应用(英文)

碳黑颗粒是燃烧不足的产物,通常以聚集体的形式存在。碳黑分形聚集体的多次散射特性已被证明在研究烟灰辐射特性方面起着重要作用,但在预测燃烧火焰中的辐射传热时很少考虑这一点。本文基于用于预测湍流扩散火焰中温度场和碳黑聚集体的灰体分形聚集体加权和(Weighted sum of gray soot fractal aggregate,WSGSA)模型,分别计算了模型不考虑辐射、Fluent软件默认辐射模型和WSGSA模型条件下的火焰温度分布和烟尘体积分数分布。结果表明,不考虑辐射会较大程度地高估火焰温度,火焰中心线温度的最大相对偏差约为64.5%。Fluent软件中的默认辐射模型将提高精度,但火焰温度仍然偏高,火焰中心线温度的最大相对偏差约为42.1%。然而,WSGSA模型获得的结果更加精确,火焰中心线温度的最大相对偏差不超过15.3%。在研究沿不同火焰高度的温度分布时也可以得到类似的结论。此外,应用WSGSA模型还可以更准确地预测烟尘体积分数。不考虑辐射以及使用Fluent软件中默认的辐射模型都会导致碳黑体积分数偏低。所有结果显示,WSGSA模型可用于有效预测C₂H