Total hemispherical apparent radiative properties of the infinite V-groove with specular reflection
Total hemispherical apparent radiative properties of the infinite V-groove with specular reflection
复制标题
镜面反射无限V型槽的总半球视辐射特性
DOI：
10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.03.041
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发表时间：
2018
影响因子：
5.2
通讯作者：
Iverson, Brian D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mulford, Rydge B.;Collins, Nathan S.;Farnsworth, Michael S.;Jones, Matthew R.;Iverson, Brian D.
腔几何结构中的多次反射在称为腔效应的现象中相对于平坦表面增加了腔开口的发射和吸收。空腔效应的程度用表观吸收率和表观发射率来量化。通过将表观辐射特性应用于腔体几何形状，简化了复杂热系统的分析。镜面反射，灰色，等温V形槽的表观辐射特性已被解析导出，但这些结果尚未得到实验或数值验证。此外，模型的表观吸收率的一个无限的V形槽进行部分照明的存在下，准直照射是不可用的。在这项工作中，以下现有的镜面反射V形槽的模型被收集到一个单一的源：（1）的漫辐射V形槽的表观吸收率，（2）的等温V形槽的表观发射率和（3）的V形槽的表观吸收率进行准直照射与全照明。此外，一个新的分析模型被开发来预测的表观吸收率的无限V形槽受到准直照射与部分照明。一个自定义的，蒙特卡罗射线跟踪求解器用于预测的表观辐射特性的所有情况下，作为一种手段的数值验证，通过比较射线跟踪数据与新的模型在这项工作中的结果和先前存在的模型。对于漫射辐射，分析模型和射线追踪数据显示出极好的一致性，平均差异为4.4 × 10−4，验证了漫射辐射分析模型。对于准直照射，也发现了类似的一致性，其中完全和部分照明模型与射线追踪数据相比，平均差异为4.9 × 10− 4和4.6 × 10− 4。
Multiple reflections in a cavity geometry augment the emission and absorption of the cavity opening relative to a flat surface in a phenomenon known as the cavity effect. The extent of the cavity effect is quantified using apparent absorptivity and apparent emissivity. Analysis of complicated thermal systems is simplified through application of apparent radiative properties to cavity geometries. The apparent radiative properties of a specularly-reflecting, gray, isothermal V-groove have been derived analytically, but these results have not been validated experimentally or numerically. Additionally, the model for apparent absorptivity of an infinite V-groove subjected to partial illumination in the presence of collimated irradiation is not available. In this work, the following existing models for a specularly-reflecting V-groove are collected into a single source: (1) the apparent absorptivity of a diffusely irradiated V-groove, (2) the apparent emissivity of an isothermal V-groove and (3) the apparent absorptivity of a V-groove subject to collimated irradiation with full-illumination. Further, a new analytical model is developed to predict the apparent absorptivity of an infinite V-groove subject to collimated irradiation with partial-illumination. A custom, Monte Carlo ray tracing solver is used to predict the apparent radiative properties for all cases as a means of numerical verification by comparing the ray tracing data with the results from the new model in this work and the previously existing models. For diffuse irradiation, the analytical model and ray tracing data show excellent agreement with an average discrepancy of 4.4 × 10−4, verifying the diffuse-irradiation analytical model. Similar agreement is found for collimated irradiation, where the full and partial illumination models indicate average discrepancies of 4.9 × 10−4and 4.6 × 10−4when compared with ray tracing data.
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