太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。

在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。

目標

觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。

步驟

1. 打開 Ansys Workbench，創建一個穩態熱分析系統（Steady State Thermal Analysis system）。

2. 定義材料屬性。大多數太陽能電池板由硅制成，此處僅作演示使用硅材料。球體采用鋼材作為材料，用以表示熱源。

3. 導入模型，其外觀如圖1所示。

圖1：太陽能電池板與熱源

4. 為幾何模型賦予材料屬性。

5. 對球體施加10000W/m3 的內部熱生成，用以表示發熱物體；然后在球體表面與太陽能電池板上表面之間定義表面對表面輻射，使熱量通過輻射在這兩個表面之間傳遞，如圖2所示。發射率取值為0.7，假設太陽能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環境溫度設為220°C。

圖2：內部熱生成與輻射邊界條件

6. 對于輻射問題，設置子步有助于收斂。在分析設置詳情中定義子步，如圖3所示。

圖3：為分析定義的子步

7. 采用線性網格對模型進行劃分并求解分析。得到的太陽能電池板表面的熱流密度矢量圖和溫度分布如圖4和圖5所示。

圖4：熱流密度圖（等軸測視圖與側視圖）

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圖5：溫度云圖

總結

本示例展示了到達太陽能電池板的熱流密度，以及溫度分布從初始環境溫度220°C開始的變化。將多塊電池板排列成陣列，并使其朝向輻射方向，將有助于提高吸收效率。

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