Радиационный теплообмен

В CADFLO доступны следующие модели излучения, каждая из которых имеет свои собственные ограничения и преимущества:

• Дискретный перенос. В основе данного метода лежит потоковая модель, однако для него также характерны некоторые черты Зонального метода и метода Монте-Карло. Основная идея этого метода заключается в следующем: Радиационный теплообмен, которое испускается с элемента поверхности в определенном диапазоне телесных углов, можно приближенно заменить одним лучом. Радиационный теплообмен передается только вдоль тех лучей, которые испускаются с поверхностей, принимающих участие в радиационном теплообмене. Предполагается, что узловые точки лежат на таких поверхностях. Рассматривается полусфера с центром в такой узловой точке. Эта полусфера разбивается на определенное количество телесных углов. Вдоль каждого направления испускается луч, который проходит сквозь текучую среду и прозрачные тела, пока не достигнет другой радиационной поверхности. Такой метод обычно называется «трассировкой лучей» и позволяет вычислить «факторы обмена». Фактор обмена представляет собой долю полной энергии излучения с одной из радиационных поверхностей, которая была получена другой поверхностью (это количество представляет собой дискретный аналог факторов видимости). Вычисление «факторов видимости» выполняется на начальном этапе работы солвера. Это позволяет сформировать матрицу коэффициентов для системы линейных уравнений относительно потоков, которая решается на каждой итерации. От количества лучей и их траекторий зависит точность расчета излучения от одной радиационной поверхности к другой.

  Совет

  Эту модель рекомендуется использовать при решении задач, в которых присутствуют большие перепады температур или компактные радиационные источники (т. е. рассматриваются мощные тепловые источники, такие как лампы накаливания, печи или другие тепловые источники с температурой выше 1000 K), а также являются существенными эффекты геометрической оптики (например, резкость теней и фокусировка) и т. д.

• Дискретные ординаты. В данной модели уравнение радиационного теплообмена решается для конечного числа дискретных телесных углов, каждый из которых соответствует направлению вектора. Этот метод позволяет решать задачи радиационного теплообмена в поглощающих (полупрозрачных) средах и моделировать спектральные зависимости. Точность решения зависит от числа используемых дискретных направлений.

  Совет

  Эту модель рекомендуется использовать при решении задач, в которых нет больших перепадов температур или компактных радиационных источников (например, охлаждение электронных компонентов, парниковый эффект и анализ системы климат-контроля). При этом в большинстве случаев в таких задачах нет необходимости учитывать спектральные зависимости (т.е. Количество диапазонов может быть установлено равным 0). Уровень дискретизации можно установить равным 2 или 3, этого достаточно для получения приемлемого решения. Если эффекты геометрической оптики (например, резкость теней) являются существенными, то рекомендуется увеличить Уровень дискретизации. Это позволит повысить точность моделирования геометрической оптики.

  Если этого недостаточно, рекомендуется использовать модель Дискретный перенос.

Также можно смоделировать радиационный теплообмен в газообразных продуктах сгорания, используя параметр Радиационный теплообмен в газовой среде на вкладке Текучая среда в диалоговых окнах Мастер проекта или Общие настройки (для получения дополнительной информации обращайтесь к разделу “Горение”).

Вы можете задать следующие условия излучения:

• условия излучения на границах дальнего поля расчетной области (см. раздел “Условия излучения на бесконечности”);

• поглощение излучения компонентами твердых тел, а также их прозрачность (см. раздел “Прозрачность и поглощение в твердых телах”);

• локальные источники излучения (см. раздел “Радиационные источники”);

• радиационные свойства конкретных поверхностей (см. раздел “Поверхности радиационного теплообмена”).

При просмотре результатов расчета можно визуализировать следующие характеристики излучения:

• локальные характеристики (мощность на единицу площади) на Картинах на поверхности (если в качестве среды выбрана Текучая среда): Плотность потока падающего излучения (поток излучения, падающий на поверхность), Плотность потока прошедшего излучения (поток излучения, прошедший через поверхность твердого тела, поглощающего Радиационный теплообмен (полупрозрачную)), Плотность потока эффективного излучения (поток излучения, покидающий поверхность) и Плотность потока результирующего излучения (разность потока излучения, покидающего поверхность в этой точке, и потока излучения, падающего на поверхность; является положительной, если падающий поток превышает покидающий);

• интегральные характеристики (мощность) среди интегральных Поверхностных параметров: Поток падающего излучения (поток падающего излучения, интегрированный по выбранной поверхности), Поток прошедшего излучения (поток прошедшего излучения, интегрированный по выбранной поверхности), Поток эффективного излучения (поток излучения, покидающий поверхность и интегрированный по выбранной поверхности) и Поток результирующего излучения (поток результирующего излучения, интегрированный по выбранной поверхности).

• все эти параметры можно просмотреть отдельно для солнечного излучения и для излучения от источников направленного излучения (направленные) и остальных источников теплового излучения (тепловые); когда рассматриваются поглощающие (полупрозрачные) твердые тела, становятся доступными дополнительные параметры, такие как Объемная плотность потока поглощенного излучения, Объемный поток результирующего излучения и Объемная плотность потока результирующего излучения. Эти параметры доступны как для солнечного, так и для теплового излучения, а также для общего излучения и теплового потока.

  Прим.:

  Однако объемный поток и объемная плотность для Эффективного и Результирующего излучения недоступны на поверхностях поглощающих твердых тел.