選択的放射 — CAE用語解説

いい質問だね。実は物体の放射率は波長によって変わることが多いんだ。全波長で一定と仮定するのが灰色体モデルで、波長依存性を考慮するのが選択的放射、つまり非灰色体モデルだよ。

代表的なのはガラスとガスだね。ガラスは可視光は透過するけど赤外線は吸収・放射する。CO₂やH₂Oみたいなガス輻射も特定の波長帯だけで吸収・放射が起きる。温室効果がまさにこれだよ。

燃焼炉の解析とか、ガスタービンの燃焼器内の輻射計算では必須だね。灰色体で済ませると温度分布が実測と大きくズレることがある。逆に金属表面同士の輻射なら灰色体で十分なことが多い。

かなり高い。波長帯ごとに輻射輸送方程式を解くから、灰色体の何倍にもなる。だから実務ではWSGGモデルとかCKモデルを使って、少数のバンドに近似して計算量を抑える工夫をしてるんだ。

ガス炉の壁面温度で50〜100K以上ズレた事例もある。特に高温ガス中のCO₂濃度が高い場面では無視できない。設計段階でどちらを使うか迷ったら、まず灰色体で回して感度を見て、輻射の寄与が大きそうなら非灰色体に切り替えるのが実務的な手順だね。