ANSYS SPEOS眩光分析 | 光不僅要亮,更要亮得有意義!

近日來,上海疫情牽動著千萬人的心。我們的生活和工作或許也發生了很多改變。在這場沒有硝煙的戰爭中,作為抑制病毒擴散的手段之一,方艙醫院擔負起了非常重要的作用。許多平日里用來舉辦活動的體育場館和會展中心積極參與,閃變方艙,助力申城抗疫。

什么是眩光

為了保證醫護工作的開展,大型場館中的照明燈具往往是全天候工作的。因此在夜晚,在陌生的環境中,也會出現因為照明無法入睡的情形。除了人類對白晝間照明的不適之外,還有一種聲音是燈具發出的光線“晃眼睛”。

其實,這是一種眩光現象。

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國家會展中心(上海)方艙醫院

眩光是指視野中由于不適宜亮度分布,或者在空間或時間上存在極端的亮度對比,以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件。根據程度的不同它對人類的眼睛會造成影響,在某些特殊情況下,甚至會引發嚴重事故。

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眩光的種類及對危害

ANSYS SPEOS眩光分析

對待自然界中的眩光,通過在我們佩戴的眼鏡或太陽鏡鏡片上鍍防眩膜可有效規避一些眩光干擾。面對一些燈具帶來的眩光干擾,可以在前期燈具設計、燈具布局等方向有效規避眩光。在工程領域,尤其是安全相關的駕駛領域,ANSYS SPEOS擁有完整還原光環境的能力,可以利用人類主觀的視覺感受作為評價,結合相關眩光標準進行評估,方便工程師實現多物理場及跨學科優化設計方案。

核心優勢一

ANSYS SPEOS光學仿真軟件通過CIE標準認證,采用統一眩光評價模型 UGR,對不舒適眩光進行分析評價,找出眩光產生原因,更改設計方案控制或消除眩光。軟件內嵌眩光公式:

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其中Lb是背景亮度、L指在觀察者眼睛方向的光源發光亮度、ω指眩光源相對于眼睛所張的立體角,p指眩光源偏離視線的程度。

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核心優勢二

ANSYS SPEOS實時預覽是用 GPU預覽實時查看結果,減少前期設置錯誤的產生,提高分析效率。眩光模擬分析過程中,正式模擬前對搭建的模型進行提前預覽,這樣可提前了解模擬模型是否正確設置。比如光源的光色輸入是否符合要求,探測器的大小是否與模型相匹配等,也可預覽光環境的眩光效果,這樣可以縮短仿真分析時間,提高分析效率。

ANSYS SPEOS解決方案

1)汽車內部眩光分析

汽車行駛安全一直是我們重點關注的問題,對汽車內飾視覺環境下的眩光要求也越來越苛刻。駕駛員感受的眩光主要來源于:陽光直射、屏幕上的倒影、日間倒影、夜間倒影等。

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ANSYS SPEOS可模擬汽車內部整體照明布局,分析前擋、側窗、內飾儀表燈光等可視范圍內的不舒適光環境,對整體駕艙環境進行浸入式可視化評估,通過更換飾件材料和調整照明燈具位置等方法消除或減弱眩光。

2)飛機內部眩光分析

飛行員在空中作業過程中,會受到外界環境光造成的直射眩光干擾,以及擋風玻璃產生的反射眩光干擾。在飛機駕駛艙內有很多照明燈具,包括控制面板模塊、顯示屏等主動發光器件,這些器件不合理的亮度和對比度都會對駕駛員造成干擾。

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ANSYS SPEOS采用虛擬模型對飛機駕駛艙內部光環境進行模擬,還原眩光現象,對眩光形成的光路進行分析評估,優化照明燈具位置或調整控制面板中發光器件的發光強度,從而優化眩光現象。

3)軌道交通內部眩光分析

軌道交通高鐵、地鐵行駛速度特別快,因此,駕駛安全得到極大的重視。在駕駛艙設計中,影響駕駛視覺效果的因素都會進行考慮分析,比如駕駛室窗戶,控制面板,照明設備,以及駕駛員的操縱位置等。影響駕駛員安全駕駛的眩光類型主要包括直射眩光和反射眩光。

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ANSYS SPEOS通過對高鐵或地鐵列車內部環境進行光學模擬,配合環境光源進行眩光分析,了解其產生機理,在設計前期進行最大的設計改進規避眩光,優化光環境設計。

4)通用照明解決方案

在建筑設計中,經常會出現建筑與建筑之間,在某一個時間點出現反射眩光,除了可能會刺傷眼睛,更嚴重的情況就是聚光引起火災。雖然說,在建筑設計中無法完全規避眩光,但是我們可以采用光學仿真分析,有效并盡可能規避一些眩光現象。

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ANSYS SPEOS可對建筑模型進行光環境模擬,設置不同入射角度的太陽光,并采用多角度探測器,對整體的環境進行模擬分析,還可以進行沉浸式視覺效果分析,最大程度找出眩光產生的位置,并優化相關設計方案。

結語

最近的一項研究表明,有三分之一的人類已經無法看到我們所在的星系——銀河系。為什么呢?數以百萬計的城市燈火每晚照亮著我們的城市,但這之中只有一部分光線被真正用來照亮街道或人行道——其余的光線則遺失并反射到地平線以上,照亮了夜空,造成了所謂光污染。

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從這個意義上說,經過深思熟慮的設計后而選擇正確的人造光,不要讓它迷失方向,對減少光污染至關重要。Better Light, better life!

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