Zusammenfassung
Es wurde ein numerisches Verfahren entwickelt, um die Einflüsse nicht-grauer Strahlung auf die Mischung nicht-ähnlicher Gase zu untersuchen. Das im speziellen untersuchte Strömungsproblem ist die turbulente Mischung eines axial symmetrischen Strahls der in ein ruhendes Medium einströmt. Es wird angenommen dass die Gase nicht miteinander reagieren und sich thermisch ideal verhalten. Es werden Stufenfunktionen für die Variation der nicht-grauen Spektralabsorptions-Koeffizienten für jede Gasart verwendet. Die Gültigkeit des Beerschen Gesetzes wurde für ein Gemisch von Kohlendioxyd und Wasserdampf untersucht und anschliessend der nicht-graue Absorptionskoeffizient des Gasgemisches unter Verwendung des Beerschen Gesetzes als Funktion jeder einzelnen Komponente bestimmt. Ein numerisch stabiles Verfahren, das die Crank-Nicholsonsche Technik benutzt, wurde angewandt. Da die direkte Behandlung des Nicht-grau-Problemes sehr lange Rechenzeiten erfordert, wurde ein auf einfachen Exponentialfunktionen basierendes Näherungsverfahren angewandt. Typische Beispiele der Einführung von heissem Kohlendioxyd in ruhenden Wasserdampf, und Einführung von Heissluft in ruhendes Kohlendioxyd sind behandelt und die Ergebnisse dargestellt. Die Temperaturverteilung von nicht-grauem Gas ist höher als es für graues Gas vorhergesagt wird, d.h. die Grau-gas-Näherung überschätzt die Strahlungswirkung bei diesem Strömungsproblem erheblich.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
References
S. Chandrasekhar,Radiative Transfer, Oxford University Press, London 1950.
R. Goulard,Similarity Parameters in Radiation Gas Dynamics, Purdue University, A & ES 62-8, 1962.
V. Kourganoff,Basic Methods in Transfer Problems, Oxford University Press, London 1952.
S. I. Pai,Laminar Jet Mixing in Radiation Gasdynamics, The Physics of Fluids6, 1440–1445 (1963).
M. Rudkjoebing,On the Atmosphere of B-Stars, Kopenhagen Obs. Nr. 145 (1947).
A. M. Smith andH. A. Hassan,Non-gray Radiation Effects on the Boundary Layer of an Absorbing Gas Over a Flat Plate, NASA.CR-576 (1966).
J. D. Anderson jr.,Non-gray Radiative Transfer Effects on the Radiating Stagnation Shock Layer and Stagnation Point Heat Transfer, NOLTR 67-104 (July 1967).
J. D. Anderson jr.,Radiative Transfer Effects on the Flow Field and Heat Transfer Behind a Reflected Shock Wave in Air, The Physics of Fluids10, 1785–1793 (1967).
G. Kleinstein,On the Mixing of Laminar and Turbulent Axially Symmetric Compressible Flows, PIBAL Rept., 756 (1963).
S. K. Oh,Non-gray Radiation Effects on Mixing of Non-similar Gases, Ph. D. Thesis, University of Maryland, 1968.
H. Schlichting,Boundary Layer Theory, McGraw-Hill, 1962.
J. A. Schetz,Turbulent Mixing of a Jet in a Co-flowing Stream, to be published in AIAA Journal.
G. N. Plass,Spectral Emissibility of Carbon Dioxide from 1800–2400 cm −1, J. of the Optical Society of America49, 821–828 (1959).
D. K. Edwards andW. A. Menard,Correlations for Absorption by Methane and Carbon Dioxide Gases, Applied Optics3, 847–852 (1964).
D. K. Edwards,Absorption by Infrared Bands of Carbon Dioxide Gas at Elevated Pressures and Temperatures, J. Opt. Soc.50, 617–626 (1960).
C. C. Ferriso, C. G. Ludwig andL. Acton,Spectral Emissivity Measurements of the 4.3 μ CO 2 Bank between 2650 and 3000° K, J. Opt. Soc.56, 171–173 (1966).
C. C. Ferriso andC. G. Ludwig,Spectral Emissivities and Integrated Intensities of the 2.7 μ CO 2 Band between 1200 and 1800° K, J. Opt. Soc.54, 657–662 (1964).
C. C. Ferriso, C. B. Ludwig andL. Acton,High Temperature Spectral Emissivities and Total Intensities of the 15 μ Band System of CO 2, J. Opt. Soc.56, 1685–1692 (1966).
C. C. Ferriso,The Emission of Hot CO 2 and H 2Oin Small Rocket Exit-exhaust Gases, 8th Symposium on Combustion, 275–287 (1961).
C. C. Ferriso, C. B. Ludwig andA. L. Tomson,Empirically Determined Infrared Absorption Coefficients of H 2Ofrom 300 to 3000° K, J. Quant. Spectro. Radiative Transfer6, 241–275 (1966).
K. G. Sewell,The Radiative Properties of Air in Thermodynamic Equilibrium, Ling-Temco-Vought Research Center, Rept. No. 0-71 000-2R-26 (1962).
W. H. McAdams,Heat Transmission, McGraw-Hill, 1954 (Radiant-Heat Transmission, 4, by H. C. Hottel).
E. R. G. Eckert,Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill, 1959.
G. H. Armstrong, D. H. Holland andR. E. Myerott,Absorption Coefficients of Air from 22000 to 220000 Lockheed Aircraft Corporation, LMSD-5135 (1959).
J. Crank andP. Nicholson,A Practical Method for the Numerical Solution of Partial Differential Equations, Proceedings of the Cambridge Philosophical Society43, 50–67 (1947).
A. Ferri, P. A. Libby andV. Zakkay,Theoretical and Experimental Investigations of Supersonic Combustion, Aeronautical Research Laboratories, ARL-62-467 (1962).
R. D. Richtmyer,Differece Methods for Initial-value Problem, Interscience, 1957.
D. W. Peaseman,The Numerical Solution of Parabolic and Elliptic Differential Equations, J. Soc. Indust. Appl. Math.3, 79–92 (1955).
M. Tribus,Thermostatics and Thermodynamics, Van Nostrand, 1961.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
The computer time for this research was supported by the National Aeronautics and Space Administration, Grant NsG-398 to the Computer Science Center of the University of Maryland.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Oh, S.K., Schetz, J.A. Non-gray radiation effects on mixing of non-similar gases. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP) 20, 59–77 (1969). https://doi.org/10.1007/BF01591117
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01591117