Aplicação do modelo da soma-ponderada-de-gases-cinzas na solução da transferência radiante em meios não isotérmicos e não-homogêneos

Abstract

A integração da equação da transferência radiante (RTE) é uma tarefa complexa devido a forte variação do coeficiente de absorção com relação ao número de onda. O modelo da soma ponderada dos gases cinza (WSGG) evita a integração linha por linha da RTE reduzindo o esforço computacional na resolução de problemas que envolvam gases participantes. Com a atualização dos coeficientes do WSGG, obtidos através do banco de dados HITEMP 2010, este trabalho se propôs a validá-los por meio de problemas unidimensionais de transferência de calor radiante. Os problemas são resolvidos pelo modelo WSGG e comparados com a solução obtida pela integração LBL (solução benchmark). Nas comparações foram utilizados diferentes perfis de temperatura, distâncias características, gradientes de temperatura e concentrações de espécies. Nos casos analisados é possível verificar uma boa concordância geral entre os resultados WSGG e LBL. O modelo também é testado na resolução de perfis advindos de seções de uma câmara de combustão cilíndrica que apresentaram condições diferentes para os quais os coeficientes WSGG foram propostos. Mesmo assim os resultados obtidos apresentaram uma boa concordância para o termo fonte radiante e para o fluxo de calor, sendo que os maiores erros foram observados na entrada da câmera onde os gradientes de temperatura são mais significativos.

The spectral integration of the radiative transfer equation (RTE) is still a complex task due to the strong variation of the absorption coefficient with the wavenumber. The Weighted-Sumof- Gray-Gases (WSGG) model avoids the Line-by-Line (LBL) integration of RTE. The aim of this study is to evaluate the updated WSGG coefficients, obtained from the database HITEMP 2010, in one-dimensional problems of radiative heat transfer. The problems are solved by the WSGG model and compared with the solution obtained by the LBL integration (benchmark solution). Various temperature and concentration profiles were evaluated and showed a good overall agreement between the WSGG and LBL results. The model was also tested by solving profiles arising from cylindrical combustion chamber and the obtained results showed good agreement for the radiative heat source term and the heat flux. The largest errors were observed near the chamber entrance where the temperature gradients are most significant.