体积辐射交换工作流

Simcenter STAR-CCM+ 提供了三个模型以模拟体积中的辐射能交换：

  • 离散坐标法(DOM) - 沿指定方向求解辐射强度，每个方向表示一个离散立体角。
  • 球体谐波模型 - 根据球体谐波函数来描述辐射的方向流。
  • 体积 Photon Monte Carlo (VPMC) 模型 - 为现有的基于 PDE 的确定性辐射模型（DOM 和球面谐波）提供更高保真度的替代方案。此模型还支持体积/表面组合辐射建模，其中某些区域参与，而其他区域启用了表面至表面辐射；辐射能可以在这些区域之间无缝传输。

所有这些 模型均模拟形成闭合集合的漫射/反射表面之间的热辐射交换。填充表面间空间的介质还可以吸收、发射或散射辐射。每个表面接收和发射的辐射量取决于此效应，以及表面的光学属性和表面上施加的热边界条件。

要对体积辐射交换进行建模：

  1. 对于物理连续体连续体 > [物理连续体]，选择下列模型：
    组合框 模型
    空间 任何
    时间 任何
    材料 任何单组分或多组分材料模型，多组分固体除外
    流体 耦合流体或分离流（仅适用于流体）
    可选模型 对于固体，选择以下某项：
    • 分离固体能量
    • 耦合固体能量
    对于使用分离流的流体，选择以下某项：
    • 分离流体温度
    • 分离流体等温
    • 分离流体焓
    对于使用耦合流体的流体，选择耦合能量。
    状态方程 任何
    粘滞态 任何（仅适用于流体）
    可选模型 辐射

    表面材料（自动选定）请参见表面材料模型参考。
    辐射 选择其中一个：
    辐射光谱（参与） 选择其中一个：
    • 要对与波长无关的辐射属性进行建模，选择灰体热辐射。请参见灰体热辐射模型参考。
    • 要对与波长有关的辐射属性进行建模，选择多波段热辐射。请参见多波段热辐射模型参考。
    • 如果要将参与介质辐射与气体燃烧组合，选择 k-分布热辐射。此模型是对灰气体加权求和法 (WSGGM) 的优化和完善。不兼容体积 Photon Monte Carlo (VPMC)。请参见 k-分布热辐射模型参考。
    折射（灰）或折射（多波段） 对于参与媒介辐射 (DOM)：折射（灰）或折射（多波段）。

    对于体积 Photon Monte Carlo (VPMC)：自动选择折射（灰）或折射（多带）。

    请参见灰和多带折射模型参考
  2. 设置参与介质模型的具体内容：
    选项描述
    参与介质辐射 (DOM) 设置坐标集合属性的阶数，以指定模拟参与介质辐射效应时所需的精度。请参见参与介质辐射 (DOM) 属性。

    设置 DO 辐射求解器的亚松弛因子和其他属性。请参见 DO 辐射求解器。
    参与介质辐射（球体谐波） 选择辐射的边界二阶梯度和/或网格面上的内部二阶梯度。请参见参与介质辐射（球体谐波）属性。

    设置球体谐波辐射求解器的二阶梯度属性。请参见球体谐波辐射求解器属性。
    体积 Photon Monte Carlo (VPMC) 设置体积 Photon Monte Carlo 求解器的子节点属性。请参见体积 Photon Monte Carlo 求解器属性。
  3. 设置位于辐射边界之间的介质的辐射属性。例如，选择模型 > 气体 > 空气 > 材料属性，然后设置吸收系数、散射系数和（如果激活折射模型）折射率。请参见参与介质辐射 (DOM) 材料属性。
  4. 如果同一连续体的两个区域交界，需要在二者之间、两个交界面边界都主动参与辐射的位置处放置挡板或多孔挡板。如果交界面不参与，则使用内部交界面。
  5. 要生成半透明交界面，确保在两侧使用相同的谱模型 - 均为灰体或多波段。
  6. 指定边界和交界面的相关热辐射属性。
  7. 标识模型中漫辐射进入的边界，然后在边界的需要位置激活漫辐射：
    1. 在每个边界处，选择物理条件 > 辐射通量选项节点。
    2. 将辐射通量选项属性设为漫辐射通量。
    3. 选择物理值 > 漫辐射通量节点。
    4. 设置方法和值属性。通量将作为标量分布指定。
      如果当前使用的是多波段热模型且漫辐射通量节点的方法设为复合，则漫辐射通量节点下的每个波段对应有一个节点。设置每个波段的物理值。
  8. 将所有连续体的热环境 > 辐射温度设为同一个值。