太陽輻射的案例
Star-ccm＋太陽輻射的仿真模擬 百度云下載
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 基于Icepak仿真太陽輻射對儲能工商業機柜的案例（包括仿真模型和仿真步驟） ￥80
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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陽光模擬試驗的這些優勢，秒殺氙燈老化試驗！
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 戶外通信機柜電子散熱仿真
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 
衛星遙感探測原理與數據應用
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。
展開 座艙內部流體動力學分析： AcuSolve預測乘客熱舒適性及除霜、除霧效果
采用AcuSolve軟件可以很好模擬座艙內部熱舒適性分析及除霜除霧分析，包括了太陽輻射、封閉輻射、濕度等眾多因素影響，仿真效果很好。
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影響光伏發電量的因素有哪些？如何計算？
4.太陽輻射量
光伏電站依靠太陽能發電，太陽輻射強度直接影響著發電量。每個地區的太陽輻射量均不同，可通過氣象站點觀測、衛星觀測等獲取。
5.光伏組件傾斜角度
光伏組件的傾斜角度直接影響著太陽輻射量，需要借助專業工具，找到最佳傾角。
6.組件的轉化率
不同的光伏組件的轉化效率也是不同的，如單晶硅一般在17%以上，而多晶硅一般達到16%以上。
7.技術維護
光伏電站需要定期維護，以確保組件表面清潔，電氣連接良好，從而保持最佳的發電性能。
8.裝機容量
裝機容量是指太陽能光伏發電系統的總裝機容量。通常裝機容量越大，光伏發電量就越高。
想要計算光伏發電量，可以借助專業的計算工具操作。融合衛星遙感技術，可以準確地獲取到需要計算區域的環境、天氣等數據，輸入裝機容量，選擇屋面類型，可精準計算出光伏發電量。
展開 【CAE案例】太陽能煙囪發電站設計對發電功率輸出的影響
在使用額外的水管層作為儲熱介質的情況下，由于部分太陽輻射能被儲存在水層上，因此白天時被用來加熱氣流的能量更少。與SCPP1相比，在儲熱系統吸收更多熱量后，白天的空氣速度更小，而夜間更高。
圖10：SCPP1情況下的五種出口外擴角下的氣流發電機功率對比。
根據圖10的結果，發電量也隨著太陽輻射的變強而增加。煙囪出口外擴角為10°和20°時功率最高；和速度類似，外擴角為40°時功率最小。然而，在相同的配置下，SCPP2卻提供最多的電能。當外擴角分別為10°和20°并配備了額外的水儲熱層(SCPP2)時，發電站當天產電最多。雖然SCPP2的白天的最大功率降低約10%，但在低輻射或不存在輻射時（比如夜間，從下午06點到第二天上午09點），電站的發電的性能顯著提高（約100%）。
圖11展示了系統發電效率。值得注意的是，SCPP1最高功率的情況（和）也對應了最高的發電效率。在SCPP2的同樣條件中，當系統處于低輻射或不存在輻射情況時，發電效率相比SCPP1提高了近50%，但在白天下降了大約不到20%。
圖11：SCPP1五種出口的系統發電效率對比。
05 總結
本案例對太陽能煙囪電廠自然對流作用下的湍流流動進行了數值研究。這項研究的目的是使用CFD技術評估阿爾及利亞南部地區的太陽能煙囪發電廠在當地氣象條件下可以產生的電力。
展開 應用于博物館環境中紫外線強度檢測中的紫外線傳感器
地質博物館陳列室的監測(包括自然采光以及螢光燈為主的人工采光陳列室),結果表明,對博物館陳列或收藏環境而言,波長在320nm以下的紫外輻射幾乎不存在。因此,開展標本保護工作只要對320 - 300nm之間的紫外輻射加以處理就能達到目的。博物館中存在的紫外輻射源博物館陳列展覽離不開光,目前國內博物館陳列普遍采用人工光源結合的采光方法,少數博物館采用純自然光或純人工光源進行照明。由于我國博物館使用人工光源多數為未經紫外吸收處理的螢光燈,因此不論自然采光方式或人工采光方式,均含有一定強度的紫外輻射。
下面就博物館存在的紫外輻射形式及特點略作介紹:
1、自然光源中的紫外輻射：自然光源即太陽光,不論是采用完全自然光或人工光與天然光結合的采光方式,均利用了太陽輻射光譜。太陽輻射光譜非常寬廣,從丫射線、X射線、短波紫外輻射、一直延伸到可見光、紅外、微波及無線電波部分。被博物館陳列所利用的是其中可見光部分,它對人眼產生視覺效應實現了將標本實物信息傳遞給觀眾的過程。對陳列展出有害的主要是長波紫外輻射(因中、短波紫外輻射易波吸收,很難到達地面,紅外光法及無線電咬對展品幾乎沒有直接影響)。太陽光中長波紫外輻射是博物館中最常見的紫外輻射源。太陽紫外輻射在各輻射源中強度最大。
2、人工紫外輻射源：目前用作博物館陳列照明的人工光源有螢光燈、普通白熾燈及新型鹵化物冷光燈等。螢光燈具有發光效率高，發熱量少，燈管壽命長等優點，在博物館應用最為普遍。螢光燈的光譜與日光光譜有相似之處，故也稱日光燈。螢光燈除發射可見光外，還有一定強度的紫外輻射，它是僅此于太陽輻射的紫外源。紫外輻射強度穩定（螢光燈紫外輻射強度只與燈管功率、燈管的距離和方向有關）。螢光燈的紫外輻射波段較窄，峰值在365nm附近。
在中、低緯度平原地區,晴天時最大紫外輻射強度可達5000卜W/cmZ,在高原地區則更大。
展開 汽車試驗：汽車整車大氣暴露試驗方法及流程
2）以太陽總輻射量或TNR為期限時， 以MJ/m2為單位， 應明確記錄暴露開始的日期及結束日期。
注：如無特殊規定，以太陽總輻射表接收器平面朝正南方、在偏離水平面45°的汽車用平板玻璃下測定出的太陽總輻射量作為樣車接收的太陽輻射能量來確定期限。
3）以樣車性能變化為期限時，以達到所規定的老化級別為單位，應明確記錄暴露開始日期和結束日期以及樣品所接收的太陽總輻射量與太陽紫外總輻射量。
3、暴露開始日期
根據暴露場地所處氣候類型，暴露試驗開始日期推薦為春末或是夏初，如邊緣熱帶濕潤型氣候暴露試驗宜以每年的3月或4月作為開始日期，中溫帶干旱性氣候暴露試驗宜以每年的5月或6月作為開始日期。
4、檢測周期
1）樣車在暴露前進行一次檢測，按9.2的規定進行暴露后，在整個試驗期限中，各種性能變化的檢測周期為：新產品試驗要求暴露初期三個月內，每半個月一次；三個月至一年內，每月一次；超過一年后，每三個月一次。
批量生產的鑒定或驗收試驗，檢測的間隔時間可相對延長。
也可按試樣表面接收一定的太陽總輻射量或TNR作為檢測周期。
在試驗過程中，對出現老化現象的部位應拍照記錄。
拍照時要求注明標識和日期或在圖片中做相應的編輯處理。
2）當天氣驟變時，應隨時檢查，如有異常變化現象應做記錄或拍照。
五、試驗流程
1. 試驗準備
1）試驗樣車驗收
新到試驗樣車應清潔、晾干，應檢查裝運損傷、裝配缺陷與其他表面狀態缺陷，做好原始記錄，必要
時應拍照或攝像記錄：
然后對試樣進行試驗處理，配備標準樣件的貯存按規定進行。
展開 熱仿真和熱特性優化 在汽車LED車燈上的應用
3.太陽輻射問題的研究
隨著投射式大燈的應用越來越多，太陽輻射也就成了前大燈研發中一個重點要思考的問題。由于太陽平行光具有較高精度要求和照射角度及強度變化幅度較大等特點，在實驗上，太陽輻射實驗毫無疑問是一種代價較大，精度較高，時間周期較長的研究手段。
FloEFD仿真工具在此方面優勢十分顯著，能在短時間內預測多個角度的太陽輻射情況，驗證是否有聚焦問題的存在，防患于未然，為研發提供有力保障。
4.冷凝仿真與水膜厚度預測
車燈并非完全密封，會通過通氣孔與發動機艙或乘員艙進行氣體的交換，因此外界的濕度、溫度將對車燈內的氣體條件產生影響；此外，塑料件本身也具有吸水性，如海綿一樣被浸潤或釋放水分。所以時間久了，車燈使用中就會漸漸滲入較多水分，雨雪天水分較重，燈罩內外層溫差加大，會在外燈罩的內側面上形成一層水膜而影響光學系統高效運行。
展開 
智用Icepak環境級熱分析助力戶外產品工業設計
但對于戶外產品，特別是暴露于陽光下的柜體(箱體)結構形式，由于會吸收太陽熱輻射，為避免產品內部過高溫升，顏色的選擇大受限制。類似于柜體電源(或服務器、網絡設備等)的散熱必須同時考慮機房空間布置、機房空調冷量，戶外產品的散熱也受到周圍建筑結構和日照強度的影響。業界領先的熱設計軟件Icepak，可以指定待計算工況的發生時間、地理位置、陰晴天氣暨產品的擺放朝向，自動將太陽熱輻射代入計算流程，實現了在工業設計階段即可相對準確的把握整機熱流分布，進而為確定總體外觀提供可靠的參考。
二、常規無內熱源戶外產品
如圖1固定在型鋼框架上的戶外鈑金箱體，內部無熱源，寬600高800深160，重力方向為-Y，環境溫度20度。箱體表面狀態為噴涂白色，為便于區別計算，前蓋(圖中著色面)表面狀態取2種：噴涂白色和噴涂橘紅。在ICEPAK內自建表面材料”噴涂橘紅”如圖2，依據行業規范輻射率取0.8，漫射分數取1，太陽直接熱輻射載荷和漫輻射熱載荷的吸收率均取0.74。噴涂白色表面材料的輻射率和漫射分數不變，太陽直接熱輻射載荷和漫輻射熱載荷的吸收率均取0.1。太陽輻射的設置如圖3，工況發生時間取8月1日早上7點，發生地為廣州(時區GMT +8，北緯23度，東經112度)，X軸正向朝北(既前蓋朝正東)。晴天指數(sunshine fraction)取1。計算域6個面均為opening，箱體表面沒有透明材料，scattering fraction取0。
前蓋2種表面狀態，前蓋朝向正南或正東，發生時間早7點或中午12點，總共8種情況的前蓋最高溫度如表1，白色前蓋、朝向東、早7點的前蓋溫度如圖4。可見橘紅前蓋的溫升均高于白色前蓋，而又由于橘紅前蓋對太陽熱輻射的吸收率遠大于白色，朝向正東時，早7點的溫升高于中午12點。
展開 使用 COMSOL 軟件模擬太陽能聚光器
這導致太陽輻射的聚焦不會那么完美，熱通量會分散到焦平面的更大區域。
太陽形狀
如果太陽是個極小的輻射源，那么所有入射太陽射線幾近平行。然而，事實并非如此。即使在 1.5 億千米距離之遙，太陽仍舊如此之大，以至從太陽圓面不同位置發出的射線之間存在明顯的夾角，從而可以清晰地觀察到太陽射線上的角度擴展。到達地球后，從太陽圓面發出的射線形成一個半角為 4.65 毫弧度的圓錐體。還有來自太陽周邊區域的輻射，即環繞太陽的發光區域，但本例不考慮太陽周邊的輻射。
廣義上看，太陽形狀,這一術語指的是太陽圓面的有限尺寸。太陽形狀除了引起射線方向的分布外，還使太陽圓面不同位置的輻射具有不同的相對強度（參考文獻 4）。 太陽圓面中心的輻射通常比其邊緣發出的輻射強，這種現象稱為太陽臨邊昏暗（參考文獻 5) 。使用射線光學模塊，不管是否涉及太陽臨邊昏暗效應，都會考慮太陽有限尺寸的影響。
同表面粗糙度一樣，太陽形狀會使入射熱通量分散到焦平面的更大區域。以下繪圖顯示了理想情況下反射器焦平面的集中度（僅考慮有限太陽直徑；查看參考文獻 2）以及實際發射器的集中度（考慮到有限太陽直徑、太陽臨邊昏暗、表面粗糙度和吸收，如參考文獻 1 所述）。該碟式拋物面的臨邊角為 45 度，焦距為 3 米。
理想和實際反射器焦平面的集中度。
Monte Carlo 射線追蹤解決方法
有幾個不同的計算模型可用于預測碟式拋物面焦平面的集中度。Monte Carlo 射線追蹤仿真已用于計算有限光源直徑、太陽臨邊昏暗、表面粗糙度以及碟式拋物面的吸收（參考文獻 1）。半解析模型還可用于計算更理想的結果，其中考慮了太陽的有限尺寸，但忽略了太陽臨邊昏暗、表面粗糙度和吸收（參考文獻 2）。
使用射線光學模塊，可以利用受照面功能釋放從碟式拋物面表面直接反射的太陽輻射。
展開 經驗分享 | 塑料光老化測試時長換算：1天實驗室測試等效于戶外多久？
國高材分析測試中心可靠性實驗室
陽光型碳弧燈
熒光紫外燈
超級氙燈
知識小介紹
熒光紫外：UV不試圖模擬全光譜太陽光，但卻模擬太陽光的破壞作用。通過把熒光燈管的主要輻射控制在太陽光譜的紫外波段來實現。因為短波紫外線是造成戶外材料老化的最主要因素。
常用標準：ASTM G154（各種非金屬材料）、ISO 48923/ GB/T 16422.3（塑料件）、GB/T 14522（塑料件、涂料、橡膠件）、SAE J2020（汽車外飾）。
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。
常用標準：GJB 150.7A（設備）、GB/T 2423.24/ IEC 60068-25 （設備、元器件和材料）、 GB/T 16422.2（塑料件）和GB/T 1865（漆）。
下面提供一種簡單的可行性的，有數據支撐的計算方式。
因為戶外光照，不僅跟季節和地域有關，還跟溫度有著密切的關系。不同的地方，海拔不一樣，不同的季節，光照也不一樣。所以我們只能大概的估算。
由于自然老化并不是簡單的輻照強度的疊加，只有在確定陽光是引起材料破環的主要因素且不能用其他方法確定試驗時間時，才可以使用此計算方法模擬。
以廣東南部為例，取值為1500 KWh/m2. 年，再除以1年8760小時，得171 Wh/m2 （即年平均每小時太陽輻射量）
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。
展開 太陽輻射光譜及影響
太陽輻射光譜及影響
