wechselwirkung zwischen strahlung und konvektion an einer umströmten platte

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T 128 Fluidmechanik standsgroaen 1. Ordnung gewonnen werden. Es folgt jedoch auch direkt, allein aus den1 Verschwinden der kuinulativen Glieder 2. Ordnung nach (4) die Beziehung : Darin bedeuten y; und % die Glieder der formalen akustischen Entwicklung : Mit den Bezeichnungen von Bild 2 ist die Lage der StoBe dann unmittelbar durch gegeben. ., - t (8, z; E) = t (8, i; E), y: (8, r; E) = y: (8 k 8) Literatur 1 GUBKIN, K. E., Propagation of Discontinuities in Sound Waves PMM, 22, pp. 561-564 (1958). 2 KELLER, J. B., Geometrical Acoustics. I. The Theory of Weak Shock Waves, J. Appl. Phys. 26, pp. 938-947 (1954). 3 KLUWICK, A., GleichmiiBig gultige Stortheorie und kumulative Effekte bei Wellenausbreitungsvogangen, Journal de 4 OSWATITSCE, K., Die Wellenausbreitungin der Ebene bei kleinen Storungen, Archiwum Mechaniki Stosowanej, 14, S. 021 bis meca.nique, im Druck. 637 (1962). Anschrift: Dr. ALXRED KLUWICH, Institut fur Stromungslehre der TH Wien, A 1040 Wien, Karlsplatz 13, Osterreich W. KOCH Wechselwirkung zwischeii Strahlung und Konvektion an einer umstromten Platte Bei hoheren Wand- oder Gastemperaturen tragt Wiirmestrahlung wesentlich zur Warmeubertragung durch ein emittierendes und absorbierendes Medium bei. 1st die REYNoLDszahl der betrachteten Stromung groW, so kann man intuitiv eine Zweiteilung des Stromungsfeldes in eine durch dissipative Prozesse dominierte Grenzschicht und eine reibungsfreie AuBenstromung erwarten. Durch die Fernwirkung der Strahlung treten diese beiden Gebiete in eine enge Wechselwirkung . Dabei bezeichnen wir die Wechselwirkung als schwach, wenn die AuBen- stroniung in erster Niiherung als von der Grenzschicht unabhiingig betrachtet werden kann, irn Gegensatz zur starken Strahlungswechselwirkung, bei der beide Gebiete gleichzeitig berechnet werden mussen. Eine Losung des Problems schwacher Wechselwirkung fur die laininare Umstromung einer beheizten, schwarzen Platte bei kleiner ECKERTzahl, sowie unter der zusatzlichen Annahme eines grauen Gases und kleiner Temperaturstorungen, wurde von CESS [ 11 angegeben. Dabei wurden allerdings die Gasteinperatur und der Strahlungswilrmeubergang in der reibungsfreien AuBenstroinung unter Verwendung des sogenannten ,,Strah- lungsschichtmodells", bei welchem die Vorwartswirkung der Strahlung vernachlassigt wird, berechnet. Aber gerade der Vorlaufereffekt der Strahlung kann das Temperaturfeld und den Warmeubergang entscheidend ver- andern. In der vorliegenden Untersuchung wurde deshalb unter Verwendung der Differentialapproximation das zweidimensionale Strahlungsfeld in der AuBenstromung beibehalten und fur ein seitlich begrenztes Problem damit die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Konvektion untersucht. Wegen der starken Anisotropie der Strahlung nahe der Plattenspitze versagt die gewohnliche Differentialapproximation in diesem Gebiet und es wurde eine nach OLFE inodifizierte Differentialapproximation, bei welcher die Wandstrahlung gesondert berucksichtigt wird, angewendet. Die mittels der WIENER-HOPF-Methode erhaltene Losung zeigt, daB die Gultigkeit des ,,Strahlungsschichtmodells" von CESS auf schwache Strahlung beschriinkt ist, und daB sich bei starker Strahlung ein erheblich veranderter Strahlungswarmeubergang ergibt. Bezuglich der Einzelheiten wird auf die, dem Vortrag zugrunde liegende, ausfuhrliche Arbeit verwiesen, welche beim International Journal of Heat and Mass Transfer zur Veroffentlichung eingereicht wurde. Literatur 1 SPARROW, E. M., and CESS, R. D., Radiation Heat Transfer, Brooks/Cole, Belmont, California 1966, p. 284ff. An~chv~t: WERNER KOCH, Ph. D., DFVLR-Institut fur Striimungsmechanik, AVA Gottingen, D 34 Gottingen, BunsenstraBe 10, BRD

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T 128 Fluidmechanik

standsgroaen 1. Ordnung gewonnen werden. Es folgt jedoch auch direkt, allein aus den1 Verschwinden der kuinulativen Glieder 2. Ordnung nach (4) die Beziehung :

Darin bedeuten y; und % die Glieder der formalen akustischen Entwicklung :

Mit den Bezeichnungen von Bild 2 ist die Lage der StoBe dann unmittelbar durch

gegeben.

., - t (8, z ; E ) = t (8, i; E ) , y: (8, r; E ) = y: (8 k 8 )

Literatur 1 GUBKIN, K. E., Propagation of Discontinuities in Sound Waves PMM, 22, pp. 561-564 (1958). 2 KELLER, J. B., Geometrical Acoustics. I. The Theory of Weak Shock Waves, J. Appl. Phys. 26, pp. 938-947 (1954). 3 KLUWICK, A., GleichmiiBig gultige Stortheorie und kumulative Effekte bei Wellenausbreitungsvogangen, Journal de

4 OSWATITSCE, K., Die Wellenausbreitung in der Ebene bei kleinen Storungen, Archiwum Mechaniki Stosowanej, 14, S. 021 bis meca.nique, im Druck.

637 (1962).

Anschrift: Dr. ALXRED KLUWICH, Institut fur Stromungslehre der TH Wien, A 1040 Wien, Karlsplatz 13, Osterreich

W. KOCH

Wechselwirkung zwischeii Strahlung und Konvektion an einer umstromten Platte

Bei hoheren Wand- oder Gastemperaturen tragt Wiirmestrahlung wesentlich zur Warmeubertragung durch ein emittierendes und absorbierendes Medium bei. 1st die REYNoLDszahl der betrachteten Stromung groW, so kann man intuitiv eine Zweiteilung des Stromungsfeldes in eine durch dissipative Prozesse dominierte Grenzschicht und eine reibungsfreie AuBenstromung erwarten. Durch die Fernwirkung der Strahlung treten diese beiden Gebiete in eine enge Wechselwirkung . Dabei bezeichnen wir die Wechselwirkung als schwach, wenn die AuBen- stroniung in erster Niiherung als von der Grenzschicht unabhiingig betrachtet werden kann, irn Gegensatz zur starken Strahlungswechselwirkung, bei der beide Gebiete gleichzeitig berechnet werden mussen.

Eine Losung des Problems schwacher Wechselwirkung fur die laininare Umstromung einer beheizten, schwarzen Platte bei kleiner ECKERTzahl, sowie unter der zusatzlichen Annahme eines grauen Gases und kleiner Temperaturstorungen, wurde von CESS [ 11 angegeben. Dabei wurden allerdings die Gasteinperatur und der Strahlungswilrmeubergang in der reibungsfreien AuBenstroinung unter Verwendung des sogenannten ,,Strah- lungsschichtmodells", bei welchem die Vorwartswirkung der Strahlung vernachlassigt wird, berechnet. Aber gerade der Vorlaufereffekt der Strahlung kann das Temperaturfeld und den Warmeubergang entscheidend ver- andern. In der vorliegenden Untersuchung wurde deshalb unter Verwendung der Differentialapproximation das zweidimensionale Strahlungsfeld in der AuBenstromung beibehalten und fur ein seitlich begrenztes Problem damit die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Konvektion untersucht. Wegen der starken Anisotropie der Strahlung nahe der Plattenspitze versagt die gewohnliche Differentialapproximation in diesem Gebiet und es wurde eine nach OLFE inodifizierte Differentialapproximation, bei welcher die Wandstrahlung gesondert berucksichtigt wird, angewendet. Die mittels der WIENER-HOPF-Methode erhaltene Losung zeigt, daB die Gultigkeit des ,,Strahlungsschichtmodells" von CESS auf schwache Strahlung beschriinkt ist, und daB sich bei starker Strahlung ein erheblich veranderter Strahlungswarmeubergang ergibt. Bezuglich der Einzelheiten wird auf die, dem Vortrag zugrunde liegende, ausfuhrliche Arbeit verwiesen, welche beim International Journal of Heat and Mass Transfer zur Veroffentlichung eingereicht wurde.

Literatur 1 SPARROW, E. M., and CESS, R. D., Radiation Heat Transfer, Brooks/Cole, Belmont, California 1966, p. 284ff.

A n ~ c h v ~ t : WERNER KOCH, Ph. D., DFVLR-Institut fur Striimungsmechanik, AVA Gottingen, D 34 Gottingen, BunsenstraBe 10, BRD