Numerical analysis of radiative transfer of a non-gray flame using statistical narrow band method
Gri olmayan bir alevin ışınım yolu ile ısı transferinin istatistiksel dar bantlı method ile sayısal analizi
- Tez No: 371767
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN BEDİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Buhar kazanları, jet motorları ve içten yanmalı motorlar gibi yüksek sıcaklıktaki gazların olduğu ortamlarda ışınım yolu ile ısı transferinin oynadığı rol çok önemlidir. Bu sistemlerin tasarım süreçlerinde ışınım yolu ile ısı transfer modellemesi zorunlu hale gelmektedir. Bu çalışmada bir alevin ışınım yolu ile ısı transferinin sayısal olarak modellenmesi ilintili-k istatistiksel dar bantlı model ile yapılmıştır. Yüksek doğrulukta (line-by-line) değeri ile eşdeğer hesap yapılabilmesi için bu modelde HITEMP yüksek sıcaklık veritabanından elde edilen k-dağılımları kullanılmıştır. Alev modellemesi ticari bir yazılım olan Ansys FLUENT üzerinden yapılmıştır. Bu yazılım ile enerji, akışkanlar mekaniği ve kimyasal denklemlerinin hepsi aynı anda çözülmesi sağlanmıştır. Işınım transferi hesapları MATLAB üzerinden yapılmıştır. Bu iki platform arasındaki iletişim had (hesaplamalı akışkanlar dinamiği) yazılımının TUI komutları ile MSDOS komutları üzerinden sağlanmıştır. Işınım transferi denklemi, ayrık ordinatlar yöntemi ile sayısal olarak ifade edilmiş olup denklem açısal olarak 196, uzaysal olarak da 20x20 bölgeye ayrılmıştır. Absorpsiyon katsayıları - k değerleri her bir dar bant için 7 noktalı Gauss tümlev şeması kullanılarak ifade edilmişlerdir. CO2 ışınım özellikleri 3 çizgi parametresi ile 96 dar bant için 25 cm-1 bant genişliği kullanılarak, H2O ise aynı şekilde ama 367 dar bant ile ifade edilmiştir. 6 doğrulama vakası ile benchmark değer karşılaştırması yapılıp, mevcut modelin line-by-line doğruluğunda olduğu görülmüştür. Türbulanslı hidrokarbon alev modellemesi yapılıp gri olmayan vaka, gri vaka ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar had ve ilintili-k istatistiksel dar bantlı model kullanan ışınım hesaplamalarının yüksek doğrulukta (line-by-line) yapılabileceği ve gri ortam kabulu ile yapılan hesaplamalarla alevden ışımanın gri olmayan ortama göre daha yüksek olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Radiative heat transfer plays a significant role where high temperature participating gases exists, such as in boilers, jet engines and internal combustion engines. Analysis of such devices should include accurate radiative heat transfer calculations. In this work, radiative heat transfer in a flame is numerically analyzed using correlated-k statistical narrow band method. In order to achieve high order accuracy, current model utilizes k-distributions which are obtained from high temperature databases, namely HITEMP. Flame model is developed on a commercial software suit -- Ansys FLUENT -- on which all energy, fluid mechanics and chemistry equations are solved simultaneously. Radiative calculations are on another platform -- MATLAB. Communications between these two software are established using TUI command of cfd software via MSDOS command. Radiative transfer equation is expressed numerically using discrete ordinates method in which 196 angular directions and 20x20 meshing are applied. In k-distributions, absorption coefficients - k values for each narrow band are presented with 7 point Gauss quadrature scheme. k-distributions are calculated for every species considered. CO$_2$ radiative properties are presented with 3 line parameters for 96 narrow bands of 25 cm$^{-1}$ bandwidth, while 367 bands are used for H$_2$O of same bandwidth. Six verification cases are tested and compared with benchmark results to show that current model is at line-by-line accuracy. A turbulent hydrocarbon flame is modeled and non-gray solution is compared with gray solution. The results indicate that coupled cfd and accurate radiative heat transfer calculations using correlated-k narrowband model is feasible and gray model overestimates the emissions from the flame when compared to non-gray model.
Benzer Tezler
- Doğrudan ateşlemeli, kanatlı borulu ısı değiştiricinin modellenmesi
Modelling of a direct fired, finned tube heat exchanger
MUHAMMED OĞUZHAN ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İ. YALÇIN URALCAN
- Kapalı hacimlerde ışınımla ısı geçişi ile enerji etkinliğinin artırılması
Utilization of radiation heat transfer for improving the energy efficiency in enclosures
ÖZGÜR IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN UYGUR ONBAŞIOĞLU
- Sonlu elemanlar metodu yardımıyla cam işleme prosesinin ısıl analizi
The Thermal analysis of glass forming process by finite elements method
R.ONUR GÜNDÜZ
- Thermal hydraulic analysis of molten core material contained within lower head of pwr pressure vessel
Bir basınçlı su reaktörünün alt reaktör kabında ergimiş kalp malzemesinin termo hidrolik analizi
ALİ LİAQAT
- Doğal dolaşımlı, kendinden depolu güneş toplayıcısının ısıl analizi
The Thermal analysis of a novel built-in-stroge solar water heater
İ.NECMİ KAPTAN
