Evaluation of the WSGG and SLW models for the radiative transfer prediction in non-isothermal homogeneous and non-homogeneous media

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Silva, Roger Mazurek da
• Orientador(a): França, Francis Henrique Ramos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Radiação térmica; Soma ponderada de gases cinza
• Palavras-chave em Inglês: Thermal radiation; WSGG model; SLW model; LBL; Superposition method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/196063

Em sistemas de combustão tais como fornos para tratamento térmico, geradores de vapor, câmaras de motores e flares na indústria de petróleo, a radiação térmica é o mecanismo de transferência de calor predominante devido à presença de gases, fuligem e partículas em altas temperaturas. O cálculo da radiação térmica em gases participantes, tais como H2O e CO2, é uma tarefa complexa devido à forte dependência de suas propriedades radiativas com o número de onda. A solução 'exata' linha-por-linha (LBL) é a alternativa mais precisa. No entanto, esta metodologia requer um alto esforço computacional, o qual não é factível para soluções de problemas práticos de engenharia. Modelos Globais tais como a Soma-Ponderada-de-Gases-Cinza (WSGG) e a Soma-Ponderada-de-Gases-Cinza baseada em linhas espectrais (SLW) são alternativas promissoras. O modelo WSGG, apesar de sua formulação relativamente simples, fornece resultados próximos à integração LBL, assim como o modelo SLW, normalmente reconhecido como uma evolução do modelo WSGG. Desse modo, neste trabalho foi realizada a comparação entre a precisão do modelo WSGG e a do SLW. Para tanto, foram obtidas soluções para H2O, CO2 e misturas de H2O=CO2 em meios não isotérmicos homogêneos e não homogêneos. Para misturas, no modelo WSGG também foi utilizado o método da sobreposição, o qual faz parte da modelagem de misturas do modelo SLW. A abordagem da sobreposição surge como uma alternativa para o tratamento de meios não homogêneos. No entanto, o desa o deste método é a combinação de espécies participantes uma vez que isto requer um aumento no esforço computacional com o aumento do número de componentes. A partir disto, este trabalho propõe e aplica um método da sobreposição reduzido para o modelo WSGG, com o intuito de reduzir o tempo computacional. Além disso, é verificada a consistência desta proposta em chamas difusivas. Os resultados mostram que o modelo WSGG pode levar a resultados tão bons quanto os do modelo SLWdependendo do problema analisado. Ainda, o método da sobreposição reduzido forneceu uma precisão muito próxima à do método da sobreposição padrão.