多孔性輻射燃燒器物理現象的計算分析

Abstract

摘要 本文以理論分析具維管束結構的多孔性輻射燃燒器。在此系統中我們藉由熱傳和燃燒 的理論來建立完整的數學模型。燃燒的模式以多成份組成的一步總反應及阿赫尼茲 (Arrhenius) 有限反應速率方程式來描述。我們探討當改變熱輻射變數和燃燒器的構 造後，其對多孔性輻射燃燒器性能的影響。熱輻射在維管速的固體表面之間交互作用 ，影響固體熱傳導與熱對流的能量傳遞。熱輻射以具輻路射通量(radiosity) 項之積 分方程式表示，並以有限元素節點近似技巧 (the finite element nodal approximation technique)來解它。而氣體之熱輻射與 固體所放出的熱輻射量比較起來可以忽略不計。氣體與固體的能量方程式藉由兩者間 之熱對流項結合在一起，並以有限差分法(finite different technique)來解它。其 中的熱對流係數由速度全展(fully-developed) 下之管流的努塞數(Nusselt number) 來得到。最後的結果則顯示在不同孔隙度(porosity)，管徑及熱輻射性質下火焰燃燒 速度，淨輸出熱輻射和氣體與固體溫度場之分佈。