Predicción de la Radiación Térmica en Cavidades Esféricas con el Método de los Volúmenes Finitos

Abstract

En ingeniería existen situaciones en las que el problema radiante esta definido en un dominio esférico, como podría ser el caso de contenedores de gases a alta presión y el análisis de combustión en gotas de combustible, para las cuales es posible establecer condiciones de simetría con el consiguiente ahorro de tiempo y esfuerzo en la resolución de problemas.
En trabajos anteriores, en una primera etapa, se analizo el proceso de transferencia de calor por radiación térmica con dispersión anisotropía en cavidades multidimensionales de forma arbitraria en coordenadas cartesianas y, posteriormente, en coordenadas cilíndricas. El análisis cubría diferentes configuraciones térmicas y variadas condiciones de borde.
En este trabajo se ha simulado numéricamente un proceso de transferencia de calor por radiación térmica en una cavidad esférica rellena con un medio que absorbe, emite y dispersa anisotropicamente la radiación térmica por medio de un código computacional basado en el método de los volúmenes finitos.
Aquí se extiende al análisis a una cavidad tridimensional en coordenadas esféricas, rellena con un medio gris absorbente, emisor y anisotropicamente dispersante. Las superficies de la cavidad son opacas o transparentes, grises, difusas e isotérmicas. Se analiza la influencia del coeficiente de absorción, coeficiente de dispersión, dimensiones de la cavidad y reflectividad de las paredes. Se ha realizado un exhaustivo y detallado análisis de error y los resultados obtenidos se han comparado con los resultados disponibles.