基于宽带k分布模型的高温高压合成煤气辐射传热计算

针对煤气化多联产系统中高温、高压合成煤气高温显热回收装置内气体辐射传热计算,由高温气体数据库HITEMP和HITRAN中获取煤气中各极性组分光谱辐射特性参数,使用一种新型宽带k分布模型计算出不同温度和压力下极性组分气体吸收系数,并进一步采用多项式拟合了吸收系数随温度变化函数,以便进行非等温和辐射平衡下的辐射传热计算。针对特定组分和压力下一维气体辐射传热的三个算例的计算结果表明,采用的宽带k分布模型计算的辐射热流分布误差约为逐线计算结果的15%,远低于全光谱k分布模型,且计算时间仅为逐线计算的0.02%,是适用于该类问题工程计算的,综合考虑计算精度和计算消耗的最优模型。

水蒸气和CO_2混合气体辐射特性宽带k分布模型

针对水蒸气和二氧化碳混合气体辐射,建立了一种新的宽带k分布模型。从高温气体数据库HITEMP获取气体光谱辐射特性参数,用多项式拟合二氧化碳和水蒸气的吸收系数。用该模型计算不同温度与浓度下两无限大冷黑平板间充有N2-CO2-H2O混合气体时的壁面热流量,并与逐线计算、全光谱关联k分布模型和全光谱标定k分布模型的计算结果进行了比较。结果表明:该文提出的宽带k分布模型结果与逐线计算结果吻合较好,较全光谱关联k分布模型和全光谱标定k分布模型计算精度大大提高,且对于混合气体的处理相对简单。

气体与粒子混合物辐射特性宽带k分布模型

建立了一种新的宽带k分布模型,用多项式拟合了水蒸气和二氧化碳气体10个重要谱带的k分布吸收系数。粒子的吸收和散射在各宽谱带上近似为灰体。用该模型计算了气体混合物以及气体与粒子混合物的辐射热通量,并与逐线计算进行比较。结果表明,宽带k分布模型和逐线计算结果吻合很好。本文提出的宽带k分布模型及拟合关系式大大提高了气体辐射特性的计算精度和计算速度,且对混合物的处理简单易行。

气体宽带k分布模型及其在远程探测中的应用

计算高温气体辐射特性对尾喷焰的远程探测具有重要意义。引入普朗克函数加权求吸收系数k的几率分布函数,建立了一种新的计算气体辐射特性的宽带k分布模型。从高温气体数据库(HITEMP)读取吸收气体谱线特性参数,计算得到二氧化碳和水汽的k分布吸收系数。用多项式拟合了宽带k分布模型参数,混合气体的k分布吸收系数由单一气体k分布吸收系数直接相加得到。用该模型计算了某尾喷焰红外谱段和可见谱段的远程探测辐射强度,与逐线积分计算作了比较,结果表明:该宽带k分布模型和逐线计算结果的相对误差在7%以内,大大减少了气体辐射特性的计算时间。

二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型

建立了一种新的宽带k分布模型,从高温气体数据库HITEMP得到二氧化碳气体光谱辐射特性参数,用关联式拟合了其主要谱带的吸收系数。用该模型计算了二氧化碳的辐射热流,与逐线计算、统计窄带模型、窄带k分布模型和全光谱k分布模型作了比较,结果表明:对等温气体,提出的宽带k分布模型和逐线计算结果吻合很好,比全光谱k分布模型更准确。如果积分格式选取合适,宽带k分布模型比统计窄带模型精度高,和窄带k分布模型的精度相当。对灰壁面平板间的非等温气体,宽带k分布模型和逐线计算结果相比误差在10%左右,大大提高了气体辐射特性的计算精度和计算速度。

水蒸气有效带宽计算的宽带k分布模型

本文在计算吸收系数几率分布函数时引入普朗克函数加权,建立了一种新的宽带k分布模型.用该模型计算了水蒸气重要谱带的有效带宽.并与逐线计算、Edwards指数宽谱带模型和以前的一些宽带k分布模型作了比较.结果表明积分格式对结果影响不大.对2.7μm和1.87μm谱带,本文提出的宽带k分布模型和逐线计算结果吻合;对6.3μm谱带.最大相对误差大约为10%,比指数宽谱带模型和以前的宽带k分布模型更准确.

基于宽带k分布模型的气体重叠谱带发射率计算与分析

针对富氧燃烧方式下烟气中高浓度CO2和H2O混合气体发射率的计算难题,以宽带k分布模型为基础,建立了混合气体2.7μm重叠谱带改进模型。以某富氧燃煤电站锅炉为例,采用改进模型计算了混合气体在不同温度、不同路径长度下的发射率,并与逐线计算和2.7μm重叠谱带差值模型进行了对比分析。结果表明:在炉内主要烟温区,该改进模型与逐线计算结果吻合较好,与差值模型相比,计算精度有所提高,模型更为简单;混合气体发射率随路径长度的增大呈递增趋势,但变化幅度逐渐减小。

宽带k分布模型用于亚声速飞行器尾焰探测

气体辐射特性计算在大气遥感和温室气体气候效应等研究中占有重要地位。利用工程经验公式计算尾喷焰流场的温度、浓度和压力分布,采用一种对应于12点Gauss-Lobatto积分点的k分布吸收系数可由简单的拟合多项式计算得到且混合物辐射特性处理简单的宽带k分布模型计算气体辐射特性,对亚声速飞行器尾喷焰在一些探测器工作谱带区间的远程探测辐射信号进行了模拟计算,并与逐线计算作了比较。结果表明:宽带k分布模型的计算结果和逐线计算相比误差较小,可用该模型对亚声速飞行器尾喷焰的远程探测进行计算。

舰用燃气轮机排气系统远程红外成像多尺度多线组宽带k分布模型数值仿真研究

针对现有的宽带k分布模型不适合温度和参与性组分比例剧烈变化的气体的辐射特性计算的问题,建立了多尺度多线组宽带k分布模型(MSMGWB),并针对舰用燃气轮机排气系统远程辐射特性计算面临的高温燃气与环境空气热力学参数,对MSMGWB模型的光谱吸收系数分组进行了优化。一系列一维气体辐射传输算例的计算结果表明:当高温燃气与低温空气的温度和水蒸气、二氧化碳、一氧化碳摩尔比差别巨大时,多尺度多线组宽带k分布模型对3~5μm波段气体辐射传输特性的预测精度远高于原始宽带k分布模型和窄带模型,并且与灰体固壁保持了很好的兼容性。最后,对不同相对风速下舰用燃气轮机引射排气系统的流场、固体温度场及其近、远距离红外成像进行了数值计算,结果表明:气体重力和燃气中的一氧化碳对其3~5μm波段红外成像的影响不能忽略。

宽带k分布模型计算液体火箭尾焰辐射信号

快速计算火箭尾焰辐射信号对导弹的识别和跟踪具有重要意义。先利用工程经验公式计算得到尾焰的流场,采用宽带k分布模型计算液体火箭尾焰的辐射信号,并与逐线计算基准解比较,发现宽带k分布模型在探测器工作光谱区域内的相对计算误差基本都小于10%。利用该模型研究飞行参数对尾焰辐射信号的影响,计算结果表明:喷管出口温度、马赫数、非计算度增大,液体火箭尾焰的辐射强度增大;海拔高度升高,不同探测器工作光谱区域尾焰辐射强度变化趋势有所不同。

宽带k分布模型与其他气体辐射特性计算模型精度比较

气体辐射特性计算模型的选择对于辐射热传递的计算至关重要。对采用宽带k分布模型和其它气体辐射特性计算模型计算的于两无限大平板间非等温气体辐射传递的精度进行了比较结果显示:宽带k分布模型与逐线计算结果吻合较好,比总体模型的计算精度高得多。计算结果说明:对于非等温介质,关联k假设在较大的光谱区间内相对有效,且能通过将单一气体的k分布吸收系数相加获得水蒸气和二氧化碳混合气体的k分布吸收系数的,该处理方法简单易行,宽带k分布模型很适合气体辐射换热问题的求解。

增压富氧燃烧烟气辐射特性宽带关联k模型

针对增压富氧燃烧方式下烟气中高浓度H2O和CO2混合气体的辐射换热问题,以改进的宽带关联k分布模型为基础,建立了CO2气体4.3μm多谱带合并带的分段处理模型,并与逐线计算和简化模型的计算结果进行对比,结果表明,随着压力的增大,该分段模型与逐线计算结果吻合较好,与简化模型相比,计算精度大大提高。针对电站燃煤锅炉采用富氧燃烧方式炉内H2O和CO2的生成状况,基于以上模型计算得出不同压力下H2O和CO2各谱带的吸收系数,并计算了不同温度和压力下混合气体的辐射强度和发射率,结果显示:在相同的压力下,混合气体的辐射强度和发射率随着温度的升高而升高;当压力由0.1MPa逐渐升至1.5MPa时,辐射强度和发射率逐渐增大,但二者的相对变化却逐渐减小。

基于宽带关联k模型的气体辐射特性分析与计算

针对富氧燃烧方式下烟气中高浓度H2O和CO2混合气体的辐射换热问题,建立了一种改进的宽带关联(IWBCK)分布模型.为了验证IWBCK模型计算的有效性,首先选取不同配比的H2O/CO2混合气体进行计算分析,并与逐线计算和基于指数的宽带关联k分布模型进行对比,表明IWBCK模型对H2O/CO2混合气体的处理较合理,与逐线计算的结果更加接近;以某电站300MW燃煤锅炉为例,采用IWBCK模型计算了空气燃烧方式下三原子气体的辐射特性,并与前苏联锅炉机组热力计算标准的计算模型进行了对比分析,结果表明:两种模型的计算结果基本吻合,说明IWBCK模型对空气燃烧方式也是有效的.基于分区段热力计算的方法,采用IWBCK模型分别计算了该锅炉在空气燃烧方式和富氧燃烧方式(30%O2/70%CO2)下各区段三原子气体的吸收系数和发射率,结果表明:在不同温度下,富氧燃烧方式下三原子气体的吸收系数和发射率有不同程度的提高,辐射换热加强.

火箭尾喷焰辐射远程探测信号随飞行参数的变化规律

建立了火箭尾喷焰辐射远程探测宽带k分布计算模型,对不同飞行状态下尾喷焰远程探测信号的变化情况进行了考察,并对尾喷焰辐射信号的相对数值进行了分析比较.结果表明:在8.0～11.5μm和10.0～13.4μm谱带内,远程探测积分辐射强度随喷口燃气温度、马赫数和非计算度的增大而增大,随海拔高度的上升而减小;自身和探测积分辐射强度的比值都随喷口燃气温度、马赫数、海拔高度的增大而增大,随非计算度的增大而减小.

干湿两种烟气再循环方式下富氧燃烧循环流化床锅炉烟气辐射特性分析

在考虑谱线压力增宽效应的基础上,建立基于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的辐射性气体宽带k累积分布模型,依据最新的气体辐射特性高分辨率光谱数据库,基于多项式对H2O和CO_2不同温度下的谱带特征参数计算式进行拟合;通过对H2O和CO_2混合气体中存在重叠的各谱带进行合并处理,建立适用于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的各合并谱带等效谱带特征参数计算模型,可以直接对高浓度H2O和CO_2混合气体重叠谱带的谱带吸收系数进行计算。在此基础上,结合富氧燃烧循环流化床锅炉不同烟气再循环方式下烟气中H2O和CO_2动态计算模型,分析干、湿烟气再循环方式下烟气再循环过程、炉膛温度变化和氧气浓度变化对烟气辐射特性的影响。