The effect of the radiation on thermophoresis phenomenon due to the presence of highly absorbing, emitting particles such as soot, fly ash and pulverized coal suspended in a two phase flow system is investigated numerically for a laminar tube flow. An analysis of conservation equations for a gas-particle flow system is performed on the basis of a two-fluid model from a continuum Eulerian viewpoint. In addition, the P-1 approximation method is used to evalute a non-linear radiation source term involved in a coupled energy equation. In part I, it is found that under a strong radiative effect, the rate of thermophoretic particle deposion becomes considerably low. Furthermore, the effects of thermal loading ratio and the Stokes number on thermophoresis are to be predicted.
In part II, thermophoresis of radiating particles in combined forced and free convection flows in analyzed in a long vertical tube. The gravitational body force affects the hydrodynamic and thermal characteristic of a forced flow. When the radiative effect is couple with a combined forced and free convection flow system, the radiative effect decreases a buoyancy driven effect on thermophoresis phenomenon. At $τ_0$=0, as the buoyant effect is increased, the cumulative collection efficiency is decreased compared with that of Gr=0. For larger optical radius, E(x) in a buoyant-affected flow becomes a bit larger than that at Gr=0.
층류 관내 유동의 비 등온 이상유동 시스템에 부유된 슈트, 미분탄과 같은 입자들의 열확산 현상에 대한 복사 효과를 수치적으로 해석하였다. 가스 입자 유동시스템의 보존방정식의 해석은 연속체 가정의 Eulerian 관점에서 two-fluid model의 근간에서 이루어졌다. 복사 열전달식 과 결합된 에너지 방정식의 비선형 복사생성항을 평가하기 위해 P-1 근사해법이 사용되었다. 본 연구에서 사용된 수치해석 방법은 복사 열전달 식과 에너지 방정식에 대해 power law differencing scheme을 이용하여 line SOR solver에 의해 해를 구했다. 입자 운동방정식에 대해서는 upwind scheme과 central difference scheme이 사용되었다. part I 에서는 강제대류유동에서의 위에서 언급된 현상들을 해석했으며 복사효과가 증가할 때 열확산적 입자 부착율은 상당히 감소됨을 보였다. 더우기 열확산 현상에 대한 열적 적재율(thermal loading ratio)과 스토크수(Stokes number) 변화에 따른 효과도 동시에 고려되었다.
part II 에서는 강제대류와 결합된 자연대류 유동에서의 위의 현상들을 취급하였다. 혼합된 대류유동에서의 입자의 열확산 현상은 복사 열전달과 커플링되며, 복사 효과의 증가는 buoyancy 효과를 상대적으로 감소시켜 부력 효과에 의한 입자부착율을 완화시켰다. opposing 유동조건에서 Grashof 수가 증가될 때 역유동 현상이 발생하여 강제대류 유동에 유체동력학적, 열적 특성을 심각히 변화시킨다. 복사 효과가 고려되지않을 때 Grashof 수의 증가에 따라 열확산 효과는 감소되었으며, 동시에 복사 효과가 함께 작용될 때는 입자부착율은 증가됨을 보였다.
