محاسبات تابشي براي محيط‌هاي غيرخاكستري با چشمه‌هاي حرارتي با استفاده از مدل مجموع وزني گازهاي خاكستري بر پايه خط طيف

Radiative Calculations for Non-Gray Media with Heat Sourcesby using the Spectral Line-Based Weighted Sum of Gray Gases Model

اين مقاله توانايي مدل مجموع وزني گازهاي خاكستري بر پايه خط طيف رابراي حل معادله انتقال تابش در محيط‌هاي جذب‌كننده-صادركننده، غيرپخشي و غيرخاكستري نشان مي‌دهد. محيط داراي چشمه‌هاي حرارتي مي‌باشد و در حالت تعادل تابشي قرار دارد كه در سيستم‌هاي با دماي كاركرد بالا اتفاق مي‌افتد. در مدل مجموع وزني گازهاي خاكستري بر پايه خط طيف، محيط گازي غيرخاكستري به مجموعه‌ايي از گازهاي خاكستري تقسيم مي‌شود و معادله انتقال تابش براي هر يك از اين گازهاي خاكستري توسط روش جهت‌هاي مجزا حل مي‌گردد. شدت‌هاي تابش از جمع مقادير متناظر بر روي همه گازهاي خاكستري بدست مي‌آيد و ميدان دما از يك روش تكراري به روز رساني مي‌شود. ضريب‌هاي به روز رساني شده حاصل از پايگاه داده‌هاي طيفي دما بالا (نسخه2010 ميلادي) در روش مجموع وزني گازهاي خاكستري بر پايه خط طيف به كار گرفته شده است. اعتبار روش عددي حاضر براي حالتي كه توزيع دما مشخص باشد و همچنين حالتي كه توزيع دما مشخص نباشد (در حالت تعادل تابشي توزيع دما مشخص نيست) مورد بررسي قرار گرفته است. چندين مثال براي نشان دادن توانايي حل پيشنهاد شده براي محاسبات تابشي در محيط‌هاي داراي چشمه‌هاي حرارتي و شرايط مرزي مختلف(دماثابت و عايق) ارائه شده‌اند.

Some solutions are presented to show the ability of the spectral line-based weighted sum of gray gases approach to solve the radiative transfer equation in absorbing-emitting non-gray media. The medium contains heat sources and is atradiative equilibrium state which occurs in high temperature systems. The non-gray gaseous medium is divided into a number of gray gases, and the radiative transfer equation is solved for each gray gas by the discrete ordinate method. The intensities are found by a summation over all gray gases, and the temperature field is updated by an iterative procedure. The updated coefficients obtained from high-temperature molecular spectroscopic database (2010thedition) are employed in the spectral line-based weighted sum of gray gases model. The method is verified through comparison with a benchmark problem for the case of a specified temperature distribution, and also for thecase of a variable temperature distribution (radiative equilibrium). Several examples are taken into account to show the ability and performance of proposed procedure for the radiative equilibrium calculations in media with heat sources and different boundary conditions (constant temperature and insulated walls).