Simulación Numérica de la Radiación Térmica de Gases no Grises en Cavidades Multidimensionales

Abstract

En este trabajo se ha simulado numéricamente el proceso de transferencia de calor por radiación térmica en una cavidad rellena con un gas no gris que absorbe, emite y dispersa isotrópicamente la radiación térmica.
El gas no gris ha sido modelado con el Método de la Suma Ponderada de Gases Grises WSGGM y la ecuación de la transferencia radiante se ha resuelto por el Método de los Volúmenes Finitos FVM.
La emisividad total y la absortividad total se representan por una suma de emisividades y absortividades de gases grises ponderadas por un factor de peso dependiente de la temperatura. Los factores de peso se aproximan mediante polinomios de temperatura.
El procedimiento numérico ha sido implementado en un programa de computadora que fue utilizado para obtener los resultados presentados en este trabajo.
El dominio espacial ha sido discretizado utilizando volúmenes de control estructurados y el dominio angular se ha discretizado en un numero finitos de ángulos de control. Las soluciones obtenidas han sido comparadas con resultados publicados, obtenidos con métodos más exactos. El análisis muestra que las soluciones presentadas en este trabajo son correctas y pueden ser extendidas a situaciones más complejas con un amplio margen de seguridad.
Se han estudiado dos cavidades cartesianas de una y tres dimensiones con paredes grises, difusas e isotérmicas rellenas con vapor de agua a presión atmosférica.
Se ha analizado la influencia del tamaño de la grilla espacial, la discretización angular y el número de componentes de gases grises en la fuente de calor y en el flujo de calor incidente en la pared.