مقايسه روش هاي حل معادله انتقال تشعشع در مدلسازي مشعل متخلخل

Comparison of different radiative transfer equation approximation in modeling of porous radiant burner

اين تحقيق به بررسي تقريب مناسب براي تعيين واگرايي شار حرارتي تشعشعي و تاثير خطاي محاسبات بر عملكرد مشعل متخلخل پرداخته است. بدين منظور از دو نمونه مشعل متخلخل تك لايه اي و دولايه اي در شبيه سازي عددي مشعلي با شعله مدفون استفاده شده است. به دليل اختلاف چشمگير دماي ماتريس جامد و سيال عبوري خصوصا در ناحيه شعله درون مشعل هاي متخلخل، معادلات انرژي در حالت عدم تعادل حرارتي درنظر گرفته شده اند و جهت مدلسازي احتراق از سينتيك كامل احتراقي گاز متان استفاده شده است. از آنجا كه از اثر مرزهاي جانبي چشم پوشي شده، هندسه مشعل متخلخل در حالت يك بعدي درنظر گرفته شده است تا بتوان حل تحليلي انتقال حرارت تشعشعي را ارايه نمود. نتايج نشان داده است روش هاي جهت هاي تفكيك شده كاملا مشابه روش احجام محدود رفتار مي نمايند و بهترين شرايط در تقريب 8 جهت متصور است و جهت هاي كمتر فاقد دقت مناسب مي باشند و جهت هاي بيشتر هزينه محاسبات را افزايش مي-دهند بدون آنكه تاثيري قابل توجهي بر افزايش دقت داشته باشند. همچنين، تقريب دو شار و روزلند نيز فاقد اعتبار در مدلسازي مشعل متخلخل مي باشند.

Present work tries to determine proper approximation to calculate thethermal radiation flux divergence. The effect of errors on performanceevaluation of porous radiant burners (PRB) is then examined. To do this, a single layer and a double layer of buried flame type of a porousradiant burner, are studied using 1-D numerical simulation. Due to thesignificant difference in the temperature of the solid matrix and thefluid passing the burner, a non-local thermal equilibrium condition inconsidered. Detailed kinetics of methane air mixture is used forcombustion modeling. Since the effect of lateral walls is neglectedhere, the problem is solved in one-dimensional to explore an exactsolution for RTE. Utilizing the discrete ordinate and the finite volumeapproximation of RTE, leads to the conclusion that eight directionalspherical split is the best selection approximation in such problems. Lower ordinates have substantial deviation and increase the number ofdivision enlarges computation cost with no considerable reduction inerrors. Moreover, it is found that the two flux method and the Rosselandapproximation are not valid for RTE modeling.