基于几种模型的气体辐射特性研究

摘要

锅炉中高温气体的能量转移,内燃机以及各种高温高压燃烧室中的燃烧,火箭推进器的工作过程中都存在高温气体的辐射能量转换过程。随着现今社会科技的发展,科学家对红外探测,航天航空等领域的研究越来越深入,遇到的与辐射相关问题也越来越多,所以预测这些气体的辐射特性是非常重要且有意义的。富氧燃烧是一种能有效地提高燃烧效率的新型燃烧方式。其在很多领域内都很有研究价值,并取得了不错的成绩。因此本文也考虑了富氧状态下介质的辐射特性变化。
　　本文首先介绍了多种逐线法(LBL)光谱数据库,并选定最合适的HITEMP2010数据库。该数据库在计算高温气体辐射特性方面很有优势。之后,以Malkmus模型为基础,结合辐射传输方程求解方法,分别介绍了统计窄谱带模型(SNB)及统计窄谱带关联K模型(SNBCK)求解辐射特性参数的过程。
　　然后应用SNB及SNBCK模型研究了浓度、压力、介质类型、板间距、温度等参数变化对介质的透射率?和辐射热源dq/dx的影响。可得随着介质浓度的变大,温度的升高,压力的增大,介质的透射率相应减小,即其吸收作用增强。但是其基本吸收谱带不会发现改变,其中H2O的全谱带都为吸收带,而CO2和CO分别只有4个以及2个吸收谱带。介质辐射热源dq/dx变化相对要复杂一些,限定其他条件不变时,整体上来看可得以下结论。浓度和压力的增加会使辐射热源dq/dx绝对值变大,板间距的增大会使辐射热源dq/dx绝对值变小。介质放热时,温度的增大会使放热量增加,介质吸热时,温度的增大会使吸热量减小,甚至变成放热。富氧燃烧时辐射热流和热源的绝对值比空气燃烧时的大。在富氧燃烧中,介质的辐射热流和热源的绝对值也会随着H2O和CO2的浓度增加而增加。
　　最后推导了吸收系数和温度、压力的拟合公式。并以800-960cm-1波段的CO2气体为例,求解拟合系数,得到拟合曲线。结果表明:本文所推导的拟合模型是正确的,其与LBL算法符合的很好;且随着温度、压力的增大,吸收系数也逐渐增大。

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1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2研究现状

1.3本文主要工作

2．LBL、SNB及SNBCK模型原理介绍

2.1LBL模型介绍

2.2 SNB模型计算分析

2.3 SNBCK模型计算分析

2.4本章小结

3.SNB及SNBCK模型对气体辐射特性的研究

3.1不同条件下的一维气体介质透射率研究

3.2一维气体介质辐射传热过程求解研究

3.3本章小结

4.光谱拟合模型建模及其应用

4.1光谱拟合模型建模

4.2计算结果

4.3本章小结

5全文总结和展望

5.1全文总结

5.2展望

致谢

参考文献