حل مسئله تابش-نفوذ دوجزئی گذرا در فشارهای پایین بین دو صفحه تخت در یک محیط خاکستری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی مکانیک، زاهدان، ایران

چکیده

در این مقاله یک مسئله تابش-نفوذ دوجزئی گذرا با زمان به‌صورت عددی حل شده است. هدف از حل این مسئله بررسی تأثیر چگالی گاز جاذب تابشی در فشارهای پایین روی توزیع دمای محیط برحسب مکان و زمان و میزان انتقال حرارت از محیط تابشی برحسب زمان، در دو حالت تعادل تابشی و دمای ثابت محیط است. به‌منظور حل مسئله تابش از روش جهات مجزای تصحیح شده و برای حل مسئله نفوذ گذرا بازمان از روش ضمنی حجم محدود استفاده شده است. مسئله در دو حالت گذرا و پایا مورد تحلیل قرار گرفت و مشاهده شد که تأثیر زمانی چگالی باعث تأثیر زمانی در توزیع دمای محیط با تعادل تابشی شده و این تأثیر در حالات با ضریب جذب جرمی 1 و 10 قابل صرفنظر کردن نیست. همچنین به علت در نظر گرفتن ضریب نفوذ به‌صورت تابعی از دما، اتصال مسئله نفوذ با تابش، منجر به وابستگی چگالی جزء جاذب به دما شده است به گون‌های که از تأثیرات چگالی برحسب دما نمی‌توان صرف‌نظر کرد. تحلیل مسئله نشان می‌دهد که اگرچه برای بازه‌های زمانی در نظر گرفته‌شده، معادله تابش به شکل پایا حل می‌شود اما نمی‌توان از تأثیر زمانی آن به واسطه تغییرات چگالی گاز جاذب در فشارهای پایین صرف‌نظر کرد. با تحلیل مسئله مشخص شد که تأثیرپذیری دمایی چگالی در حالت تعادل تابشی نسبت به ضریب نفوذ بیشتر است. این تأثیر در ضرایب جذب جرمی 1 و 10 مشهود بوده و اهمیت در نظر گرفتن تابعیت ضریب نفوذ برحسب دما را تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Solution of the Transient Diffusion-Radiation Binary Gas mixture Problem in Low Pressure Values between Two Flat Plates at a Gray Medium

نویسندگان [English]

  • sohila mohammadpour 1
  • samira payan 2
1 department of mechanical engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Department of mechanical engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

In this research, a transient two-component radiation-penetration problem is solved numerically. This study aims at investigating the effect of the radiated absorbing gas density in low pressure values on the distribution of the medium temperature in terms of the time, position, and the amount of heat transferred from the radiation environment in terms of the time in two modes of radiation equilibrium and constant temperature of the medium. The modified discrete ordinates method was used to solve the radiation problem; while, the implicit finite volume method was used to solve the transient time penetration problem. The results were observed that the time effect of density led to the time effects on the ambient temperature distribution with a radiated balance and the effects cannot be neglected in states with 1 and 10 mass absorption coefficients. The problem analysis shows that although the radiation equation can be solved in a steady manner for the time interval of interest, one cannot neglect its time effects due to changes in the density of adsorbing gas even at low pressures. By analyzing the problem, it was determined that the temperature effect on density during the radiation equilibrium is rather than the penetration coefficient. This effect is not negligible in 1 and 10 mass absorbing coefficients; therefore this subject emphasizes the importance of considering the penetration coefficient in terms of temperature

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transient Radiation-two-component diffusion؛ Radiation equilibrium؛ Discrete ordinates method
  • Gray medium
  • Temperature-varying penetration coefficient

مراجع

[1]  M. Tang, M. Shiraiwa, U. Pöschl, R. Cox, M. Kalberer, Compilation and evaluation of gas phase diffusion coefficients of reactive trace gases in the atmosphere: Volume 2. Diffusivities of organic compounds, pressure- normalised mean free paths, and average Knudsen numbers for gas uptake calculations, Atmospheric Chemistry and Physics, 15(10) (2015) 5585-5598.
[2] S. Platt, I.E. Haddad, S. Pieber, R.-J. Huang, A. Zardini, M. Clairotte, R. Suarez-Bertoa, P. Barmet, L. Pfaffenberger, R. Wolf, Two-stroke scooters are a dominant source of air pollution in many cities, Nature communications, 5 (2014) 3749.
[3] J.H. Kroll, J.H. Seinfeld, Chemistry of secondary organic aerosol: Formation and evolution of low-volatility organics in the atmosphere, Atmospheric Environment, 42(16) (2008) 3593-3624.
[4]    A.L. Robinson, N.M. Donahue, M.K. Shrivastava, E.A. Weitkamp, A.M. Sage, A.P. Grieshop, T.E. Lane, J.R. Pierce, S.N. Pandis, Rethinking organic aerosols: Semivolatile emissions and photochemical aging, Science, 315(5816) (2007) 1259-1262.
[5]  J. Han, Diffusion Law of Air Pollution in Chemical Enterprises, Chemical Engineering Transactions, 59 (2017) 1153-1158.
[6] P. Ganesan, P. Loganathan, Radiation and mass transfer effects on flow of an incompressible viscous fluid past a moving vertical cylinder, International Journal of Heat and Mass Transfer, 45(21) (2002) 4281-4288.
[7] M.N. Borjini, H.B. Aissia, K. Halouani, B. Zeghmati, Effect of optical properties on oscillatory hydromagnetic double-diffusive convection within semitransparent fluid, International journal of heat and mass transfer, 49(21-22) (2006) 3984-3996.
[8]   V.R. Prasad, N.B. Reddy, R. Muthucumaraswamy, Radiation and mass transfer effects on two-dimensional flow past an impulsively started infinite vertical plate, International Journal of Thermal Sciences, 46(12) (2007) 1251-1258.
[9] F. Moufekkir, M. Moussaoui, A. Mezrhab, H. Naji, M. Bouzidi, Numerical study of double diffusive convection in presence of radiating gas in a square cavity, Fluid Dynamics & Materials Processing, 8(2) (2012) 129-153.
[10]   M. Rafieivand, Etude numérique de la convection de double diffusion en présence de rayonnement en cavité rectangulaire/par Mehrdad Rafieivand, Poitiers, 1999.
[11]   A. Mezrhab, D. Lemonnier, S. Meftah, A. Benbrik, Numerical study of double-diffusion convection coupled to radiation in a square cavity filled with a participating grey gas, Journal of Physics D: Applied Physics, 41(19) (2008) 195501.
[12] M. Cherifi, A. Benbrik, S. Laouar-Meftah, D. Lemonnier, Effect of horizontal walls emissivity on coupled double diffusive convection and non gray-gas radiation  of air-H 2 O mixture in a cooperating case, in: Industrial Engineering and Operations Management (IEOM), 2015 International Conference on, IEEE, 2015, pp. 1-8.
[13] S. Laouar-Meftah, M. Cherifi, D. Lemonnier, A. Benbrik, Gas radiation effects on opposing double- diffusive convection in a non-gray air–H2O mixture, International Journal of Thermal Sciences, 77 (2014) 38- 46.
 [14] S. Meftah, A. Ibrahim, D. Lemonnier, A. Benbrik, Coupled radiation and double diffusive convection in nongray air-CO2 and air-H2O mixtures in cooperating situations, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 56(1) (2009) 1-19.
[15] K.G. Kumar, B. Gireesha, S. Manjunatha, N. Rudraswamy, Effect  of  nonlinear  thermal  radiation  on double-diffusive mixed convection boundary layer flow of viscoelastic nanofluid over a stretching sheet, International Journal of Mechanical and Materials Engineering, 12(1) (2017) 18.
[16] I.B. Yabo, B.K. Jha, J.-E. Lin, Combined Effects of Thermal Diffusion and Diffusion-Thermo Effects on Transient MHD Natural Convection and Mass Transfer Flow in a Vertical Channel with Thermal Radiation, Applied Mathematics, 7(18) (2016) 2354.
[17] B.K. Sharma, K. Yadav, N.K. Mishra, R. Chaudhary, Soret and Dufour effects on unsteady MHD mixed convection flow past a radiative vertical porous plate  embedded in a porous medium with chemical reaction, Applied Mathematics, 3(7) (2012) 717.
[18] M. Thakur, M.V. Krishna, • THE EFFECTS OF SORET AND DUFOUR ON AN UNSTEADY MHD FREE CONVECTION FLOW PAST AN INFINITE VERTICAL PLATE WITH THERMAL RADIATION AND HEAT SOURCE, International Journal of Mathematical Archive EISSN 2229-5046, 5(5) (2014).
[19] N. Ahmed, D. Bhaattacharya, D. Barua, Radiation, Soret and Dufour Effects in MHD Channel Flow Bounded by a Long Wavy  Wall  and a Uniformly Moving Parallel  at Wall, Journal of Applied Mathematics and Fluid Mechanics, 6 (2014) 1-19.
 [20] B.K. Jha, A.O. Ajibade, Diffusion-thermo effects on free convective heat and mass transfer flow in a vertical channel with symmetric boundary conditions, Journal of Heat Transfer, 133(5) (2011) 052502.
[21] D.C. Kesavaiah, P. Satyanarayana, S. Venkataramana, Radiation and Thermo-Diffusion Effects on Mixed Convective Heat and Mass Transfer Flow af a Viscous Dissipated Fluid over a Vertical Surface in the Presence of Chemical Reaction with Heat Source, International Journal of Scientific Engineering and Technology, 2(2) (2013) 56-72.
 [22] K. Sudhakar, R. Srinivasa Raju, M. Rangamma, Chemical reaction effect on an unsteady MHD free convection flow past an infinite vertical accelerated plate with constant heat flux, thermal diffusion and diffusion thermo, International Journal of Modern Engineering Research, 2(5) (2012) 3329-3339.
[23] S.C. Mishra, H.K. Roy, N. Misra, Discrete ordinate method with a new and a simple quadrature scheme, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 101(2) (2006) 249-262.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 52، شماره 6
شهریور 1399
صفحه 1687-1704

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار