表面辐射交换工作流

使用 Simcenter STAR-CCM+ 中的表面辐射交换模型“表面至表面辐射”和“表面 Photon Monte Carlo”，可以分析形成封闭空间的表面之间的热辐射传热。填充表面间空间的介质为非参与介质。也就是说它不会吸收、发射或散射辐射。在此类情况下，给每个表面施加的辐射属性和热边界条件可唯一定义表面接收和发射的辐射量。表面属性使用发射率、反射率、透射率和辐射温度进行量化。这些属性与方向无关；但是，在多波段辐射模型中，它们可以与辐射波长相关。在边界处，还可以指定外部辐射能量源，这些能量源可以是漫射性的（例如日光），也可以是定向的（例如，激光束）。

表面辐射交换模型依赖于将边界表面空间离散化到块中。例如，可通过聚合基础网格的边界面形成块。可通过块在精度和计算成本之间进行权衡。S2S 模型依赖于为每个块量化其他块照亮的表面积部分的视角因子。

要对表面辐射交换进行建模：
  1. 对于物理连续体，选择以下模型：
    组合框 模型
    空间 三维
    时间 选择其中一个：
    • 稳态
    • 隐式非稳态
    • 显式非稳态
    材料 以下限制中的任何单组分或多组分材料模型：
    • 表面 Photon Monte Carlo 与多层固体不兼容。它与多部件固体兼容，但仅当使用灰体热辐射模型时。
    • Surface-to-Surface(表面至表面) 和表面 Photon Monte Carlo 与多相流模型兼容。
    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 选择一个：

    对于多波段热辐射模型，设置光谱波段。
    太阳辐射 如果要对太阳辐射进行建模，选择太阳能负载。
  2. 为模型中的区域指定适当的辐射传输选项：
    1. 选择区域 > [区域] > 物理条件 > 辐射传输选项节点。
    2. 对于不透明区域，将辐射传输设为外部。对于具有双侧边界的区域，选择内部和外部，该选项还允许对象通过无网格空间进行互动。对于辐射传输不相关的区域，将辐射传输设为无。
  3. 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。
  4. 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。如果任一侧没有辐射模型，或是将辐射传输选项设为无或外部，交界面边界会自动变成不透明。
  5. 指定边界和交界面的相关热辐射属性。
  6. 要在边界上设块参数，选择边界 > [边界] > 物理条件节点，然后设置以下条件：
  7. 选择 [区域] > 物理条件节点，设置区域的块指定，然后设置相应的物理值参数。请参见块生成参数。
  8. 如果要包括外部辐射能量源，则在外部热通量进入域的位置标识模型的边界。对于每个边界，选择物理条件 > 辐射通量节点，然后将辐射通量选项设为以下选项：
    辐射通量选项 步骤
    漫辐射通量 — 选择此选项可对漫射非普朗克辐射进行建模。

    有关详细信息，请参见漫辐射通量。
    • 选择物理值 > 漫辐射通量节点，然后将通量指定为标量分布。

      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。
    定向辐射通量 — 选择此选项可对从边界引至计算域的非普朗克辐射进行建模。

    有关详细信息，请参见定向辐射通量。
    1. 选择物理值 > 定向通量方向节点，然后相对于坐标系设置方向和发散角。
    2. 选择物理值 > 定向通量功率分布节点，然后将热通量分布指定为标量分布。

      如果当前使用的是多波段热模型且定向通量功率分布节点的方法设为复合，则定向通量功率分布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。
  9. 将所有连续体的热环境 > 辐射温度设为同一个值。
  10. 对于表面 Photon Monte Carlo 模型，设置 Photon Monte Carlo 求解器的属性：
    • 详细说明
    • 表面光线跟踪参数
    • 环境载荷参数
    • 统计采样因子
    • 更新频率
  11. 对于 S2S 辐射模拟，如果要分析视角因子结果，按照可视化滤过入射和传出辐射中的步骤执行操作。
  12. 对于太阳能负载模型，使用以下太阳能指定选项之一设置太阳能辐射负载属性：