太陽輻射
關注創建者：yxp0710 創建時間：2020-08-18
太陽輻射的視頻教程
fluent之太陽輻射專題講座
1、講述了太陽輻射基本原理和fluent的實現方法； 2、講述了fluent中太陽輻射設置參數的基本含義； 3、講述fluent中太陽輻射容易出問題的要點； 4、講述了直射參數設置方法及參數對結果的影響； 5、講述了散熱參數設置方法及參數對結果的影響； 6、太陽角度的設置方法及對壁面接受輻射強度的影響； 7、太陽輻射實例基本操作；
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Fluent傳熱——隨波逐流（更新）
學習Fluent關于傳熱方面的內容，包括熱傳導、自然對流（incompressible ideal gas和boussinesq方法）、強迫對流（風冷及水冷）、熱輻射（DO、S2S的例子）、太陽輻射以及共軛換熱等工況；另為保障學習效果，教程資料可加作者QQ：3050323440獲取； PS：歡迎留言評論，留言中對較關心的同類問題，可作附加視頻參考；先買先學哈； PS：作為福利的附加視頻已經很多了
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icepak散熱仿真從入門到進階
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太陽輻射的實例教程
1，問題描述
在我們計算暖通，以及室外高溫工況的一些仿真時，太陽輻射是不可忽略，這次和大家分享一下太陽輻射的仿真方式。按照慣例，我們還是進行starccm和fluent的求解對比。由于網上關于fluent的太陽輻射案例較多，starccm卻寥寥無幾，所以本次我們先說starccm的太陽輻射仿真過程。
2，模型建立
建立一個如下的模型，有進出風口流過箱體內部，箱體右側有一個玻璃窗口接受太陽輻射（為了比較設置其余地方無太陽輻射），設置好后轉出成X-t的格式，這個格式在staraccm中容錯率比stp好。
3，網格劃分
在starccm中先進行壓印操作，保證不同零部件接觸面的網格正常，且可以進行能量信息交換。然后直接設置網格尺寸。本文只要討論太陽輻射的求解，網格就不詳細討論。
4，求解設置
4.1 先進行物理連續體選擇。
模型有三個實體，空氣域(air)，外箱體(al)，玻璃窗戶(glass)。我們定義只有玻璃窗戶位置接受太陽輻射，其他位置絕熱。三者模型選擇如下，
這里對玻璃模型的兩個參數需要進行單獨設置：一個是熱環境（就是目前模型所處的實際環境溫度），一個是太陽能負載計算器
這里重點聊一下太陽能計算器，他是一個對于選定的日期、時間和地理位置，可以計算太陽高度和方位角，以及相應的太陽直射和漫射通量得計算器。需要注意的是經緯度采用(東北為正，西南為負的)，時區是東為正，西為負。本次我們就假定是杭州6月15日下午2點10分的環境工況。
展開 對于工商業儲能機柜，應用于戶外，需要考慮太陽輻射對散熱影響，本案例基于icepak建立仿真模型，包括詳細仿真設置步驟及仿真模型，可直接下載運行出結果。
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四、與氙燈老化試驗箱的區別
氙燈是在紫外線和可見光范圍內模擬太陽輻射最好的人造光源，但其光譜中含有過多的紅外輻射，只有配備特殊的濾光器，才能在全光譜范圍內模擬太陽輻射，而且，它在紫外線和可見光范圍內輻射效率低，不適合使用在大型試驗箱中，目前最適合模擬全光譜太陽輻射的光源是金屬鹵素燈。
五、陽光模擬試驗箱的檢測標準
GJB 150.7（設備）太陽輻射試驗方法分析與實踐
GB/T 2423.24 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Sa:模擬地面上的太陽輻射及其試驗導則
IEC 60068-2-5 地面太陽輻射模擬（設備、元器件和材料）
GB/T 2423.24電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法模擬地面上的太陽輻射及其試驗導則
六、國高材分析測試中心陽光模擬試驗箱
可滿足DIN 75220 、VW 1211、Ford IP Com p onent 、M IL810 G50 5.5、Proc.B 、BM W PR30 6 、M N20 0 A 、1S0 120 97- 2、IEC6 0 0 6 8 - 2- 5等光照老化試驗標準要求，亦可有針對性的定制試驗方案。
設備參數
輻射面積：800mm*800mm
輻照度：50W/m2~1200W/m^2；
光譜范圍：280-3000nm
溫度范圍：-40℃~100℃(無光照），
-20℃~100℃(有光照）；
溫度偏差：≤±2℃；
濕度范圍：30%RH~95%RH（無光照）
20%RH~80%RH（有光照）；
濕度偏差：≤3%（濕度＞75%），≤5%（濕度≤75%）；
溫度偏差：≤±2℃/min；
升降溫速率：≥2℃/min;
輻照度穩定性：≤±2%；
展開 假設隔熱漆可將柜頂表面對太陽輻射的吸收率從1降至0.1。
以上各方案均在風扇入口處和工作單元上部正中設置監控點，分別命名為Fan Inlet和Enclosure Top，用于判斷工作溫度是否符合設計要求。
計算條件設定
案例考慮較極端的環境情況，假設環境溫度為45℃，關于太陽輻射的設置可參考下圖，Simetherm會根據設置的地理位置和時刻自動計算出太陽輻射角度和輻射強度。
計算結果
Simetherm提供了豐富的結果可視化和后處理工具，以方案2為例，機柜中心切面處的溫度切片、流線圖展示如下。各方案計算結果，監控點溫度匯總如下：
各方案計算結果，監控點溫度匯總如下：
（1）設計要求機柜內部風扇入口的溫度不應超過65 ℃，如果不加換熱裝置（方案1）僅靠內部風扇無法達到設計要求，因此需要加入換熱器，增強機箱內部空氣對流，提高散熱效率，加入散熱器后（方案2），可以達到要求的設計溫度；
（2）減小風扇與工作模組的距離（方案3相比方案2）對溫度控制改善不明顯，初步判斷是由于在方案2中風扇與工作模組的距離本身已較近且其間無其他器件遮擋，風壓損失并非是影響模組散熱的主要因素；
（3）方案4在機柜頂部增加了隔熱泡棉，方案5在柜頂加涂隔熱漆。兩方案相比方案2改善均不大，說明本案例中工作模組的溫控挑戰主要源于自發熱量的散出，太陽輻射對關鍵元器件的溫升影響較小；
（4）下圖展示了方案2（左）和方案5（右）機柜頂部的溫度云圖，可以看出，加涂隔熱漆雖然無法對內部元器件的工作溫度產生明顯影響，但卻可顯著降低機柜頂部本身的溫度。
總結
本案例使用自主電子散熱軟件Simetherm對戶外通信機柜進行了熱仿真，軟件支持模塊化、參數化建模以及屬性設置，可快速建立仿真模型。同時支持不同求解條件設置、計算和后處理。
展開 氣象衛星遙感探測原理
在地球大氣系統中各自然表面以及大氣本身的輻射過程是一個十分復雜的問題，它涉及到各輻射源的特性和物體和氣體的吸收、發射、透射、目標物反射、粒子散射和透射等諸多方面的特性。地球大氣系統作為一個整體，它一方面要接受入射的太陽輻射，另一方面又要反射太陽輻射和以其自身的溫度發射紅外輻射。在它的視場范圍內測量到輻射主要有:
1) 地表、云層發出的紅外輻射，將衛星在大氣窗通道測量的輻射轉換成圖象就得紅外云圖。
2)大氣中吸收氣體發射的紅外輻射，由衛星測量到的大氣氣體發射的輻射，就可反演獲取大氣的有關參數，如選取CO2 發射的輻射可以得到大氣垂直溫度，由H2O 發射的輻射可以得到水汽分布。
3)地面、云面反射的大氣向下的紅外輻射，由于在紅外波段衛星測量的地面反射大氣輻射很小，可以忽略不計。
4) 地面和云面反射太陽輻射，衛星在可見光-近紅外譜段測量的輻射就獲取可見光云圖。
5）大氣分子、氣溶膠等對太陽輻射的散射輻射，根據衛星測量的大氣分子、氣溶膠的后向散射輻射可以獲取大氣分子、氣溶膠的分布。
衛星在空間接收地球大氣中各種輻射源發射輻射的相對大小，對于反射太陽輻射部分，衛星測量的主要是云反射的太陽輻射，占入射太陽輻射的20%，其次的空氣分子的后向散射輻射僅6%，而地面反射太陽輻射較小4%。衛星接收的紅外輻射主要是由H2O、CO2，其次是云發射的，直接收到地面的較小。
01
增加和豐富了氣象觀測及其它領域資料的內容和范圍
氣象衛星觀測體系的建立，大大地豐富了氣象觀測的內容和范圍，使大氣探測技術和氣象觀測進入了一個新價段，突破了人類只能在大氣底層觀測大氣的局限性。一些難以觀測的資料和地區，現在都可以從氣象衛星上得到實現。
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4、國內綜合測試新基準
最新發布的GB/T 2423.65-2024標準，將鹽霧、溫度、濕度、太陽輻射動態耦合，模擬復雜自然環境。標準明確參數控制要求（如5%±1%NaCl濃度），引入動態監測與在線性能記錄技術，代表國內綜合試驗最高水平，未來將成為質量評估關鍵手段。
結語:
鹽霧與UV輻射存在顯著協同加速效應，UV可使金屬腐蝕速率提高2-6倍。
該方法面向非約束戶外照片集，將環境光拆分為太陽直射、天空輻射和間接照明，并結合基于光線追蹤的陰影建模，實現更自然的戶外重光照效果。
從應用層面理解，這類研究正在回答一個非常現實的問題：當外部環境改變時，三維場景能否保持物理一致性，并持續輸出可信的視覺結果。對于自動駕駛與機器人仿真來說，這一點具有直接價值。
2.ZEMAX仿真優化：透過率提升至70%，無次峰
初始膜系：中心波長554nm，最高透過率＜40%，且存在2個透射次峰，無法滿足需求；
優化后膜系：調整膜層厚度（總厚1.24μm），在ZEMAX中設置“550nm處目標透過率1、權重＞10，其余波長0”，優化后：
序列模式下：中心波長547.9nm，透過率70.35%，帶寬0.2μm，無透射次峰；非序列模式下：模擬真實太陽光（黑體輻射
與消費電子屏幕不同，車載屏幕面臨著更為極端和復雜的使用環境：
環境嚴苛： 需要耐受從-40℃到85℃以上的極端溫度、強烈的太陽輻射、持續的振動與機械沖擊。
安全至上： 任何顯示延遲、卡頓、黑屏或觸控失靈都可能分散駕駛員注意力，引發嚴重的安全事故。
壽命長久： 汽車的設計壽命通常超過15年，遠長于手機等消費電子產品，要求屏幕具備超長的使用壽命和可靠性。
太陽輻射（氙燈、碳弧燈、鹵素燈）：模擬地面上全球總輻照度，對產品的主要影響是由加熱效應和光化學效應產生。
輻照強度：各國太陽輻射試驗標準中均規定總輻射強度為(1120±10％)w/m2。它模擬太陽在天頂時，對地球表面的總輻射。
對于戶外應用產品，尤其對于儲能直流側集裝箱系統，外部傳熱量對于系統散熱設計至關重要，包括太陽熱輻射和外部空氣熱滲入量，需要詳細計算評估。本案例總計提煉出精準計算公式，輸入尺寸和內外溫差，可精準快速計算出外部傳熱量。
<p>在本研究中，我們基于ANSYS Workbench平臺開展了太陽能加熱鋁鍋的熱-結構耦合（熱固耦合）數值模擬分析，旨在揭示鋁鍋在太陽輻射加熱過程中的溫度場演化規律及其對結構應力與變形的影響。太陽能作為一種綠色可再生能源，其加熱過程伴隨著顯著的溫度梯度，尤其在鍋體壁厚不均或存在邊界散熱的情況下，更容易引發熱應力集中和局部形變。
在模型設置頁面找到對應的設置模塊，即可設定紅外輻射、太陽輻射等分析條件，以模擬物體間的熱輻射和戶外工況下的太陽照射。
對于工商業儲能機柜，應用于戶外，需要考慮太陽輻射對散熱影響，本案例基于icepak建立仿真模型，包括詳細仿真設置步驟及仿真模型，可直接下載運行出結果。
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為了在全光譜范圍內模擬太陽輻射，在實驗室氣候老化試驗方法的發展過程中，出現了金屬鹵素燈作為光源的試驗方法。氙燈是在紫外線和可見光范圍內模擬太陽輻射最好的人造光源，但其光譜中含有過多的紅外輻射，只有配備特殊的濾光器，才能在全光譜范圍內模擬太陽輻射，而且，它在紫外線和可見光范圍內輻射效率低，不適合使用在大型試驗箱中，目前最適合模擬全光譜太陽輻射的光源是金屬鹵素燈。
