Correlated and non correlated radiative heat transfer in real gas: adaptation of the P1 method to the Statistical Narrow Band Models

 

Transferts radiatifs corrélé et non corrélé dans les gaz réels : adaptation de la méthode P1 au Modèles Statistiques à Bandes Etroites

 

A. Khourchafi1*, M. El Alami3, M. Najam3, M. Belhaq2, A. Draoui4

1 Equipe de recherche ERAP, Ecole Nationale Supérieure d’Electricité et de Mécanique, Casablanca, Maroc,

Université Hassan II – Route d'El Jadida Km 7, B.P 8118 Oasis Casablanca

2 Laboratoire de Mécanique, Faculté des Sciences, Université Hassan II, Ain Chock, Oasis Casablanca, Maroc

3 Laboratoire LPMMAT, Faculté des Sciences, Université Hassan II, Ain Chock, Oasis Casablanca, Maroc

4Equipe de Recherche en Transferts Thermiques et Energétique. FST, Tanger, Maroc

* Corresponding author: E-mail: khourchafi@hotmail.com

Received: 26 January 2011; revised version accepted: 20 March 2011

 

Abstract

     In this paper, a simplified model of spectral radiative transfer in real gas mixture at high temperature is proposed where a special attention to the spectral correlation is required. It consists in a resolution of the Radiative Transfer Equation (RTE) by the P1differential approximation in an absorbing, emitting and non scattering medium, combined with an original approach for adapting a Statistical Narrow Band Model (SNBM). One of the most advantages of the method that it’s directly useful in a finite volume or a control-volume finite element method (CVFEM) in CFD. To validate this approach, our model is compared to a sophisticated one, in some severe case test for the P1 approximation. The results show that the correlated P1 model should represent a good compromise between precision and CPU time in such approach where the convection and radiation are predominant.

 

Keywords: P1 approximation P1; Participating media; Radiation; CFD;

 

Résumé

     Dans ce travail nous présentons une analyse des transferts radiatifs dans le cas de mélange de gaz réels à haute température. Elle consiste à utiliser une approximation différentielle (P1 approximation) de l’équation de transfert radiatif (ETR) dans un milieu absorbant, émetteur et non diffusant, couplée à une méthode originale pour l’adaptation des modèles statistiques à bandes étroites (MSBE).  Un des grands avantages de la méthode est qu’elle est directement utilisable dans l’approche volume fini ou élément-volume fini (CVFEM) utilisées dans les codes de calcul en CFD. Afin de valider cette approche, nos résultats ont été comparés à des  modèles plus sophistiqués, dans des cas test sévères pour la méthode P1. Les résultats montrent que la méthode P1 corrélé ou non corrélé reste un bon compromis entre précision et temps de calcul dans ce type d’utilisation où les couplages convection rayonnement sont prédominants.

 

Mots clés: Approximation P1; Milieu semi transparent; Rayonnement ; CFD;

 

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