根据上文所述，富氧燃烧作为一项具有巨大发展空间的技术，相关学者提出了众多有关富氧燃烧非灰烟气辐射特性的模型。本课题探讨使用逐线法模型（LBL）和窄谱带模型（NBCK）研究增压富氧燃烧非灰烟气的辐射特性，因此文献阅读主要围绕逐线法模型和窄谱带模型展开,。 刘林华[1]（1996）以Edwards指数宽谱带模型为基准比较了几种常见的二氧化碳、水蒸汽混合物的吸收系数计算公式。在粒子为光滑、均质假设的基拙上,利用Lorentz一Mie理论计算了煤粉拉子、煤灰拉子、焦炭粒子及碳黑粒子的辐射特性，并针对国产动力煤, 给出了适用于炉内过程数值计算使用的煤粉燃烧产物辐射特性的计算方法。 沈建琪[2]（2003）对光散射颗粒测量技术中基础的Mie散射理论进行了改进，对Mie散射系数中不同的参量选用合适的递推关系进行计算，其数值计算结果表明该方法具有快速、稳定、不受颗粒粒径和折射率范围影响的优点。 Robert Johansson[3]（2010）对传统的WSGG模型进行了改进，突破了WSGG模型只能计算固定二氧化碳和水蒸气比率的烟气状况的限制，发展出了对干烟气循环，湿烟气循环，天然气燃烧均可使用的可自由变化的CO2/H2O比率的WSGG模型，使得WSGG模型更适用于工程和实际应用。 米翠丽[4]（2010）针对增压富氧燃烧方式下烟气中高浓度 H2O 和CO2混合气体的辐射换热问题，以改进的宽带关联 k 分布模型为基础，建立了CO2气体 4.3 micro;m 多谱带合并带的分段处理模型，并与逐线计算和简化模型的计算结果进行对比，并且发现，随着压力的增大，该分段模型与逐线计算结果吻合较好，与简化模型相比，计算精度大大提高。 Huaqiang Chu [5](2011)统计了基于有着指数倒转密度分布和射线追踪方式的窄谱带（SNB）光谱模型数据库，全面研究并分布总结了包含H2O，N2，烟灰的混合物，CO2,N2，烟灰的混合物，和H2O，CO2，N2和烟灰的混合物中烟灰对非灰辐射特性的影响。 Huaqiang Chu[6]（2011）分别对1atm下的一维两平行无穷大平板中的各种辐射传热，如系统绝热，系统非绝热，标准状况，非标准状况等条件下，并分别使用Hittemp2010数据库和之前的数据库，分别计算了LBL模型和SNB模型的传热性能。从而系统的阐释了数据更新对不同案例的精准度的影响，及不同模型在数据更新时其精度的变化程度。 李皓宇[7]（2012）针对了富氧燃烧方式下由高体积分数水蒸气和 CO2 混合构成的烟气辐射传热难题 ,推导出描述非灰气体辐射特性的宽带关联 k 分布模型与离散坐标法相结合的计算公式。并得到结论宽带关联 k 分布模型与统计窄带模型的计算结果吻合较好;与文献中的两个模型进行了对比,其计算精度有所提高, 并且对混合气体的处理更加简便灵活, 适用于 O2/CO2 燃烧方式下烟气辐射特性的计算 梅飞[8]（2012）建立了一种高分辨率的气体吸收光谱的逐线计算模型，分子谱线参数数据库采用了最新的低温库Hitran2008和高温库 Hitemp2010，能根据温度条件自动选择合适的谱带参数库，并可同时满足高温和常温气体辐射计算。使得LBL模型能够更好的描述较宽温度范围内的富氧燃烧状态。 Mohammad Hadi Bordbar[9]（2013）使用LBL模型修正并改进了现有的WSGGM模型（Weighted sum of grey gases model），使用基于LBL得到的有关摩尔分数的一系列系数代替了既存模型的单一全局系数，从而更加准确的描述了气体不均匀分布时的富氧燃烧模型辐射性能。 楚化强[10]（2017）基于统计窄谱带模型, 综合评估了近年发展应用较广的灰气体加权和 (WSGG) 模型. 并发现几种WSGG模型的预测值总体趋势正确, 但仍存在着一定差别。 Huaqiang Chu[11]（2017）比较了逐线法模型 (LBL), 窄谱带关联k模型 (NBCK), 宽谱带关联k模型 (WBCK), 全光谱关联k模型(FSCK), 基于光谱线的灰体气体加权模型 (SLW), 灰体气体加权模型 (WSGG)分别在1，10，20atm下对同一算例的计算结果和计算效率，并发现WSGG和NBCK模型能够在效率足够高的前提下保证最小的精度损失。 李建波12]（2018）经过研究，结果表明，为改善富氧煤粉燃烧锅炉炉膛辐射换热的数值计算结果，应同时关注对气体辐射和颗粒辐射计算模型的修正。他及其团队通过ANSYSFluent数值模拟以及实炉试验数据进一步对富氧燃烧锅炉炉膛辐射传热计算方法进行修正和验证，同时提出下一步需要重点解决的关键学术问题和工程技术问题。 |
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窄谱带模型： NBCK模型（Narrow-band Correlated-k，NBCK）建立在黑体强度可以被视作连续，并能将整个光谱分为宽度为Delta;eta;的窄谱带（NB）的假设基础上。NBCK模型引入了两个新的变量，即分布函数f(phi;,k)和其累加分布函数g(phi;,k)。 其中， （1） （2） 相对于计算量巨大的逐线法模型，窄谱带大大减少了编程计算量，在具有工程应用价值的基础上仍保有相对足够高的精确性，至今为止已得到了广泛的研究。 RADCAL程序是一个发展相对成熟，具有可靠精准度的非灰烟气窄谱带模型的辐射特性计算程序，它采用统计窄谱带模型，可以计算温度范围在270~2500K，波数变化在50~10000cm-1的多种自定义烟气成分的辐射特性。该程序在不断地研究中得到了广泛的应用和多次修正，已成为气体辐射最成熟，最准确的程序之一。该课题将借助RADCAL程序对增压富氧燃烧的非灰烟气的窄谱带模型进行计算，以得到不同压力状态下烟气的辐射特性。 RADCAL程序计算的是在无系统输入，输出，仅存在热量吸收和发射（无散失）的条件下，调用分子模型数据和光谱吸收系数alpha;lambda;，非热绝缘常见烟气混合物的光谱密度，从而求解传热方程。 其中， （3） Ib,lambda;是普朗克黑体系数，kappa;lambda;是可选密度，lambda;是谱带宽，omega;下标意味着炉墙状况。 并且定义了两个不同的光谱平均吸收系数 入射式： （4） 普朗克式： （5） 逐线法模型部分： 逐线法模型（Line By Line,LBL）计算直接从微观的分子谱线着手，利用分子光谱参数库给出的各谱线在标况下的参数，利用设定的温度和压力值计算出非标况参数，从而得到谱线表达式，之后逐条谱线进行计算随谱线离散化的吸收系数， （6） 其中N为该辐射气体的分子密度，Si是第i条谱线处的谱线密度，Fi是谱线形状参数。 并求解辐射传热方程。 通过编写程序，调用HITRAN2012数据库，计算富氧燃烧烟气在增压状况下基于逐线法模型的辐射特性。波数区间150-9300cm-1，波数步长为0.02cm-1，将求解475000次辐射传热方程，并通过使用GPU并行的方式使475000次求解方程同时进行，大幅减少程序运行时间，最后得到不同压力，烟气构成，颗粒物浓度下，增压富氧燃烧烟气的辐射特性。 程序框图如图。 开始 输入 P，PCO2，PH2O，T 调用HITRAN2012 否 eta;lt;9300cm-1? 是 计算v*，beta; |eta;-v*|lt;10beta;? 否 是 计算Si，Fi，Ki 解RTE方程 结束 技术路线如图。 结论 分析 总结 两组 加压富氧燃烧烟气辐射特性 求解一维传热方程 窄谱带法 逐线法 加压富氧燃烧 烟气 两组 加压富氧燃烧烟气 辐射传热特性 参考文献： [1]刘林华，煤粉燃烧产物的辐射特性[J]动力工程，1996 [2]沈建琪，经典Mie散射的数值计算方法改进[J]中国粉体技术，2003 [3]Robert Johansson，Account for variations in the H2O to CO2 molar ratio when modelling gaseousradiative heat transfer with the weighted-sum-of-grey-gases model[S]，2010 [4]米翠丽，增压富氧燃烧烟气辐射特性宽带关联 k 模型[J]，2010 [5]Huaqiang Chu，Nongray radiation from gas and soot mixtures in planar plates based on statistical narrow-band spectral model[S]Front. Energy，2011 [6]Huaqiang Chu，Calculations of gas thermal radiation transfer in one-dimensional planar enclosure using LBL and SNB models[S]Front. Energy，2011 [7]李皓宇，宽带关联 k 模型与离散坐标法相结合的富氧燃烧烟气辐射特性研究[J]动力工程学报，2012 [8]梅飞，一种气体吸收的逐线计算模型及其实验验证[J]光学学报，2012 [9]Mohammad Hadi Bordbar，A line by line based weighted sum of gray gases model for inhomogeneous CO2–H2O mixture in oxy-fired combustion[E]Combustion and Flame，2014 [10]楚化强，灰气体加权和辐射模型综合评估及分析[J]物理学报，2017 [11]Huaqiang Chu，Calculations of radiative heat transfer in an axisymmetric jet diffusion flame at elevated pressures using different gas radiation models[S]，2017 [12]李建波，富氧燃烧锅炉辐射传热计算方法研究进展与展望[J]广东电力，2018 |
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