ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Перспективы дальнейшего развития электромоделирования теплообмена излучением из "Основы радиационного и сложного теплообмена " К недостаткам метода электроаналогии следует отнести тот факт, что для повышения его точности необходимо увеличивать число зон, а это приводит к заметному усложнению электрической схемы за счет увеличения числа сопротивлений и узлов. Кроме того, необходимым требованием для рассмотренных моделей является симметрия ядра исходного интегрального уравнения, приводящая в свою очередь к симметричной матрице коэффициентов системы алгебраических уравнений. Это условие выполняется для серого или монохроматического излучения при изотропном объемном и поверхностном рассеянии. [c.294] Рассмотрим некоторые перспективы дальнейшего развития метода электрического моделирования теплообмена излучением. [c.294] ГИИ не только задач радиационного, но и сложного теплообмена, в которых излучение входит как составная часть общего процесса переноса. Дело в том, что процесс сложного теплообмена тоже можно рассматривать в зональной аппроксимации, разбивая исследуемую систему на ряд зон или дискретных участков. Радиационный теплообмен при этом будет описываться уравнениями (10-12), а результирующие потоки тепла по зонам Qpea.i будут определяться в Подобной аппроксимации из разностных уравнений в зависимости от температур в соседних зонах. [c.295] Следует также отметить возможность создания электроинтегратора для непосредственного решения задач сложного теплообмена, описываемого в зональной аппроксимации системами нелинейных алгебраических уравнений, в которых температура входит в первой и четвертой степенях. Используя нелинейные сопротивления, можно создать схемы-аналО ГИ и для подобных уравнений, отличающиеся, иравда, большей сложностью. [c.295] В случае, если излучающие зоны системы будут селективными и обладающими анизотропным рассеянием, то матрица коэффициентов алгебраических уравнений радиационного теплообмена не будет симметричной. [c.295] В связи с этим рассмотренные электрические модели, построенные для симметричной матрицы коэффициентов, вообще говоря, не будут годиться для этого случая. Однако разработанные электрические схемы, позволяющие решать алгебраические уравнения с любой матрицей коэффициентов, в принципе дают возможность обойти и это затруднение. [c.295] Довольно интересным является также применевие электрического моделирования к излучающим системам с диатермической средой, поверхности которых обладают диффузно-зеркальным отражением [Л. 174]. Путем несложных выкладок можно показать, что радиационный теплообмен в таких системах может быть исследован с помощью описанных выше электрических моделей с той лишь разницей, что некоторые аналоги приобретут несколько иное выражение. [c.296] Электрическая схема-аналог и метод моделирования остаются точно такими же, как и в рассмотренном ранее случае изотропного объемного и поверхностного рассеяния. Нетрудно убедиться в том, что когда зеркальная отражательная способность тел будет отсутствовать (/Кзер) = 0, 1 = 1, 2,. .п), все отмеченные новые величины для диффузно-зеркального отражения переходят в обычные, характерные для диффузно-отражающих тел. [c.297] В заключение следует отметить, что в связи с существенным прогрессом в области производства различных радиотехнических материалов, схем и измерительной аппаратуры возможности метода электромоделирования радиационного теплообмена заметно возрастают. [c.297] Световое моделирование радиационного теплообмена обладает рядом достоинств, способствующих его применению. Во-первых, сам по себе принцип светового моделирования позволяет исследовать процесс радиационного теплообмена в чистом виде и избежать ошибок, вносимых конвекцией и кондукцией, которые существенно осложняют экспериментальное исследование радиационного переноса на тепловых моделях. Во-вторых, световая модель имеет комнатную температуру, что существенно упрощает все операции экспериментирования и измерения по сравнению с излучающей системой, работающей при высоких температурах. В-третьих, применяемые для регистрации световых потоков измерительные средства могут быть изготовлены с большей чувствительностью и точностью, чем измерительные приборы для теплового излучения. И, наконец, метод светового моделирования является очень эффективным способом для определения как локальных, так и средних коэффициентов облученности. Его использование для этой цели дало хорошие результаты [Л. 27, 156]. [c.298] В то же время имеется полная возможность избежать отмеченных затруднений и решать с помощью светового моделирования задачи при задании на граничной поверхности и в объеме среды плотностей собственного и результирующего излучения. Такая возможность позволит существенно расширить сферу Применимости светового моделирования. [c.299] Как уже упоминалось, теоретической основой светового моделирования является идентичность уравнений радиационного обмена во всем диапазоне частот электромагнитного излучения. Анализ уравнений и условий подобия радиационного теплообмена изложен в гл. 9. Результаты этого анализа в полной мере применимы и для светового моделирования теплообмена излучением. Однако тот факт, что для светового моделирования используется не весь возможный диапазон частот от v = = 0 до оо, а весьма ограниченный участок видимого спектра, заставляет отказаться от выполнения подобия )аспределения спектральных характеристик по частоте, ными словами, световое моделирование строго справедливо для спектрального и серого излучения и его использование для селективных излучающих систем сопряжено с необходимостью дополнительных расчетов осредненных по частоте оптических параметров и последующего анализа возникающих при этом погрешностей. Эти обстоятельства следует иметь в виду при использовании методов светового моделирования. [c.299] На основании результатов анализа уравнений, приведенного в гл. 9, получаются следующие условия подобия излучающей системы и ее световой модели. [c.299] Из перечисленных условий наиболее просто выполнить геометрическое подобие и равенство критериев Бугера и значительно сложнее добиться точного равенства оптических параметров среды и поверхности для модели и образца. Что касается четвертого условия, то в явном виде можно задать лишь распределение иоверх-ностной плотности собственного излучения на граничной поверхности, аналогом которой на световой модели будет светимость соответствующей стенки. Задание других видов плотностей излучения сопряжено с отмеченными выше затруднениями. Аналогом поверхностной плотности падающего излучения в исследуемой системе является локальная освещенность соответствующего места поверхности световой модели, которая измеряется с иомощью тех или иных фотометрических средств. [c.300] При осуществлении светового моделирования в соот- ветствни с перечисленными условиями подобия оптические параметры и задаваемые по условию виды плотностей излучения на световой модели должны относиться либо к спектральному, либо к серому (если моделируемая система является серой) излучению или под ними должны пониматься соответствующим образом осред-ненные по спектру величины (если система является селективной). [c.300] В настоящей главе рассмотрены принципиальные и технические основы светового моделирования излучающих систем с диатермической и ослабляющей средой. Дано применение метода светового моделиро вания для оиределения коэффициентов облучемности между твердыми телами и газовыми объемами произвольной формы с учетом наличия промежуточной ослабляющей среды. Предлагается также новая разновидность метода светового моделирования, позволяющая задавать в объеме среды и на граничной иоверхности плотности собственного и результирующего излучения. [c.300] Моделью абсолютно черной и холодной поверхности тепловоспринимающего основания канала является его открытое выходное сечение 9. Поскольку вся световая модель помещается в темное помещение, стены которого окрашиваются черной краской, то естественно, что выходное сечение 9 будет несветящейся черной поверхностью. [c.302] Вернуться к основной статье