بررسی اثر انتقال حرارت تشعشعی بر ساختار شعله sm1 با روش فلیملت پایا

تشعشع حرارتی نقش کلیدی در انتقال حرارت بین شعله و محیط اطراف آن دارد. بنابراین ارائه روشی قابل اعتماد برای اندازه‌گیری تشعشع شعله در مطالعه احتراق امری ضروریست. این درحالیست که اندازه‌گیری شار تابشی از شعله در محفظه به دلیل تاثیر دیواره‌ها چالش برانگیز است. تشعشع ساطع شده توسط دیواره‌ها و بازتابش تشعشع شعله از دیواره‌ها باعث مداخله در اندازه‌گیری تشعشع شعله می‌شود. دیواره‌هایی با دمای بالا یا بازتابش بالا، می‌تواند باعث افزایش خطا در اندازه‌گیری تشعشع شعله شود. در این مقاله، پارامترهای مختلف موثر در شدت تشعشع شعله مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی‌ها بر اساس شدت تشعشع دیواره و شار حرارتی تشعشعی دیواره انجام شده است. برای محاسبه تشعشع شعله یک روش نظری ارائه شده است که برای تایید درستی آن، با نتایج شبیه‌سازی عددی مقایسه شده است. در این شبیه‌سازی مشعل sm1 دانشگاه سیدنی مورد بررسی قرار گرفته و از مدل احتراقی فلیملت پایا و مدل توربولانسی kɛ اصلاح شده، بهره برده شده است. به دلیل پایین بودن ضخامت اپتیکی مدل مورد مطالعه، در شبیه‌سازی عددی از مدل تشعشعی do استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی با نتایج تئوری مطابقت خوبی داشت و تخمین تشعشع شعله از دقت قابل قبولی برخوردار بود. نتایج نشان داد اختلاف تشعشع شعله از تشعشع دیواره هنگامی بیشتر از 25% می‌شود که مقدار ضریب تشعشع دیواره از 0.8 کوچکتر و یا دمای دیواره از 330k بیشتر شود.

Investigation of radiative heat transfer effect on the SM1 flame structure with steady flamelet method

Abstract Thermal radiation plays a key role in the heat transfer between the flame and its surroundings. It is essential to provide a reliable method for measurement of flame radiation in the combustion study. Also, it is challenging to measure the radiation flux from the flame in the chamber due to the effect of the walls. The radiation emitted from the walls and the reflection of the flame radiation from the walls interferes with the measurement of the flame radiation. High temperature or high reflection walls can increase the error in the measurement of flame radiation. In this paper, various parameters affecting the flame radiation have been investigated. These studies are based on the wall incident radiation and the wall radiation heat flux. To calculate the flame radiation, a theoretical method is presented which is compared with the CFD simulation results to confirm its correctness. To simulate the flame SM1 of the University of Sydney, a steady flamelet combustion model has been used with the k epsilon; modified turbulence model. Due to the low optical thickness of the model, the DO radiation model is used to simulate CFD. The CFD results are in good agreement with theoretical results, and the estimation of flame emission are accurately acceptable. The results show that the flame radiation differs from the wall radiation by more than 25%, when the wall radiation coefficient will be smaller than 0.8 or the wall temperature will be more than 330k.