Gri olmayan bir alevin ışınım yolu ile ısı transferinin istatistiksel dar bantlı method ile sayısal analizi

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.