ansys計算輻射的案例
ANSYS ICEPAK 輻射計算時各個不同時區的簡介
為了方便起見，我在這里放上紐約，加州以及北京實時顯示的時鐘，以省去計算的麻煩。
THE END
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展開 計算輻射傳熱的 3 種方法
計算輻射傳熱的三種方法
計算輻射傳熱的三種方法是：
直接面積積分法
半立方體法
射線發射法
1. 直接面積積分法
直接面積積分方法的原理是對所有相對的表面對進行雙重積分。只要表面之間沒有障礙物或陰影，就可以使用它。這種方法已被證明是準確的，其準確度僅由輻射積分階數控制。
這種方法總是滿足互易關系，但如果離散化太低并且網格非常粗，那么對于封閉空腔，環境角系數可能不為零。如果單元很多，直接面積積分會使計算量增大。此外，由于不考慮陰影，它主要用于模擬小凹腔，因此在實踐中很少使用。
2.半立方體法
由下圖我們可以從概念上來理解半立方體方法。考慮一個表面單元，圍繞該單元繪制五個邊界，并將它們均一像素化。然后，將周圍的面投影到這些像素化邊界上，并計算與每個面相關聯的像素，以確定來自周圍面的輻射熱通量以及輻照到該單元的熱通量有多少。對每個表面重復此操作。
半立方體方法將周圍的面投影到一組像素化邊界上來計算輻照度。
通過 z-buffering 可以有效地處理周圍面的陰影，因此計算成本很低。這種方法的單一設置，即 輻射分辨率 控制著像素數。互易關系的精度會隨著輻射分辨率的提高而提高，封閉空腔環境的角系數將始終為零。
3. 射線發射法
射線發射方法適用于存在與角度相關的發射率、鏡面反射率或半透明表面。射線發射法，顧名思義，就是在空間中發出射線。但需要注意的是，這是一種 反向 射線追蹤方法。從每個單元的評估點出發，向外投射一組光線，用于確定該方向的輻照度。因此，可以將這些射線想象成與入射輻射方向相反。這些射線代表來自周圍半球空間的總輻照度的有限采樣。
根據三維半球的離散化說明射線發射方法，輻射分辨率為 4。基礎棋盤格（左）的 16 個圖塊中的每個圖塊具有相等的面積。
展開 平板聲輻射功率計算
采用圖（1）（2）（3）的計算過程求取R矩陣，R為正定實對稱矩陣，如圖(4)所示,圖(5)為R的等高線圖，可見是對稱陣；圖（6）為特征值分解后的特征向量，是雜亂無章的。采用圖(3)公式，以（j*振型*圓頻率）作為速度分布，計算聲輻射模態，不能像振型一樣得到明顯的規律，如圖(7)所示；不知為何？正定實對稱矩陣特征值分解后，除了正交以外還有其他怎樣的規律呢？比如像振型這樣的元素分布。
基于CST計算Anapole源的輻射特性
經典非輻射電磁源是否存在？一直是令人困惑的問題。論文研究了放置在內孔內的由電或磁點狀偶極子天線激發的單個超高介電率中空盤組成的物理系統的輻射特性。利用解析和數值方法，證明了這種系統可以支持準極點狀態（Anapole），完全抑制遠場輻射，從而表現出電或磁非輻射源的特性。
結構如圖1所示，偶極子天線嵌入到介質桶中，輻射特性如右圖所示，在左右出現了一個輻射極低的態，即為Anapole源。
圖1
接下來，進行仿真驗證，首先建模介質桶，圓柱挖孔，如圖2所示
圖2
然后設置激勵源，論文使用一個偶極子天線去激勵，因此我們用銅棒去建模一個偶極子天線。如圖3所示。
圖3
端口采用離散端口，連接在兩個金屬棒之間，如圖4所示。
圖4
由于要測量輻射特性，因此要加入遠場檢測，添加100個測量點，如圖5所示。
圖5
計算完之后輻射能量的結果在power一欄，如圖6所示。
圖6
可以看到在410 MHz處出現了輻射的極小值，和論文結果一致。
圖6
參考文獻
[1] Zanganeh, Esmaeel, et al. "Anapole meta-atoms: nonradiating electric and magnetic sources." Physical Review Letters 127.9 (2021): 096804.
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 
空腔內的輻射換熱計算
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為8000。
計算設置
本次計算假定各向同性散射和輻射平衡，不考慮流場計算。
物質屬性
計算物質設置為空氣，設置它的散射系數為0.5/m
熱輻射模型
選擇DO熱輻射模型
邊界條件
設置墻體的溫度值
計算結果
計算域溫度云圖
計算值與實驗值對比
熱通量對比圖表
參考文獻
G.D Raithby, E.H. Chui. “A Finite Volume Method for Predicting a Radiant Heat Transfer in Enclosoures with Participating Media”. Journal of Heat Transfer. Volume 112, pp. 415-423, 1990
展開 Theseus-FE輻射求解器及計算速度測試
Theseus-FE輻射求解器及計算速度測試
Theseus-FE是國際領先的熱分析軟件。在輻射求解方面具有超強的優勢。Theseus-FE的高性能輻射求解器可快速完成短波輻射的吸收、傳輸和反射分析以及長波輻射的吸收、散射和多重反射計算。對于計算輻射傳熱必須的角系數，THESEUS-FE采用最先進的計算機圖形學算法：kd-tree，能夠充分考慮陰影效應等多種因素對熱輻射造成的影響；其針對復雜大模型的智能分塊技術不僅能以極高的效率完成計算還降低了對內存和存儲空間的要求。
輻射求解器基于以下算法
(1)高速射線跟蹤法 (空間分割法)
(2)角系數矩陣壓縮
(3)單元自動拼接算法
(4)迭代反射求解器 (灰體)
(5)陽光, 透射, 折射
(6)并行CPU技術
為驗證Theseus-FE的輻射計算功能，編者用小算例做了測算。下面將對計算算例和測試情況做以說明
Theseus-FE輻射求解器及計算速度測試.pdf
展開 關于指數號筒的輻射阻抗和截止頻率計算
它提供了較為均勻的輻射特性和較寬的頻率響應范圍。
3 擴張常數（flare constant）
它是指喇叭橫截面的形狀參數，用于描述喇叭的逐漸擴大或收縮的程度。
喇叭的橫截面可以是各種形狀，如圓形、拋物線形、指數形等。這些不同的形狀會對喇叭的聲學特性產生影響。喇叭的擴張常數是其中一個重要的參數，它決定了喇叭橫截面的變化速率。在指數喇叭中，擴張常數表示喇叭橫截面的幾何級數增長率。具體來說，如果喇叭的截面積隨著距離喇叭口越來越遠而以指數函數的形式增大，那么擴張常數就是這個指數函數的底數。較大的擴張常數表示喇叭的橫截面變化更為急劇，喇叭的聲壓級分布也會相應改變。通過調整喇叭的擴張常數，設計師可以控制喇叭的頻率響應、指向性和功率傳輸等聲學特性。一般來說，較小的擴張常數可使喇叭具有更廣的頻率響應范圍，但指向性較差；而較大的擴張常數則可以提供更好的指向性，但可能限制頻率響應的范圍。
4 喇叭的截止頻率（horn cutoff frequency）
它是喇叭能傳播有效聲音的最低頻率。在該頻率以下，喇叭無法有效傳輸聲音。它是與喇叭的尺寸、形狀和設計參數等因素相關的重要參數。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran的等效輻射聲功率ERP計算
聲學分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術，因為涉及到內場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數等方法減少計算時間，但是，聲學網格分網、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業需要更大的硬件資源和更長開發周期。
在車輛開發前期的動力系統開發或車身開發中，我們可以通過抑制結構表面法向振動速度縮小輻射噪聲，同時，精確識別結構局部模態對輻射噪聲影響。利用ERP分析，可以在頻率響應分析中快速獲取特定激勵下部件與面板的最大潛在聲輻射數據，從而準確定位結構中聲輻射最大的區域。基于這一結果，可采取結構優化措施（如對鈑金件進行形貌優化）或增加阻尼片等方式，有針對性地抑制結構表面振動，進而有效降低結構振動產生的輻射噪聲。
等效輻射功率
等效輻射功率（Equivalent Radiated Power, ERP）分析作為一種表征結構振動聲輻射的計算方法，自2008年引入MSC Nastran軟件，經過多年開發與更新，功能與優勢如下：
? 支持分析類型：頻響分析和瞬態分析。
? 峰值點輸出：與PEAKOUT結合，支持系統自動識別峰值點，一步分析輸出或用戶自定義頻率輸出點。
? 支持模態貢獻率分析：將面板等效聲輻射分解到面板局部模態。
? 計算高效性：無需對流體媒質進行建模，計算速度快。
? 支持ERP輻射值為設計響應：基于ERP的優化對計算資源與時間的要求顯著低于聲學響應優化，適用于拓撲/幾何驅動的聲學設計。
? 阻尼表征能力：定義局部結構阻尼研究對ERP影響。
? 分析結果格式：csv、OP2、PCH、H5格式，展示和二次處理方便。
展開 方腔內熱傳導和輻射耦合計算
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了方腔內熱傳導和輻射耦合計算。材料屬性設置為傳導輻射參數N＝1，介質的散射系數為0。方形腔的一個壁面設置為高溫，其他壁面設置為低溫。
計算域：1m X 1 m
材料屬性：Thermal Conductivity = 1W/m-K，Absorption Coefficient =0.228/m
邊界條件：高溫壁面溫度為100K，低溫壁面溫度為50K
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為10000
計算設置
本次為穩態計算，材料屬性被設置為模擬所需的傳導輻射分數。輻射熱通量僅占總熱通量的一小部分。
物質屬性
計算物質設置為空氣，設置熱傳導系數和吸收系數
輻射模型
選擇DO輻射模型
邊界條件
設置高溫壁面的溫度值和輻射參數
設置低溫壁面的溫度值和輻射參數
計算結果
計算域溫度場云圖
計算值與實驗值對比
對比圖表
注意：這里用到的是歸一化數據，fluent計算數據的y軸坐標溫度值要除以100。
參考文獻
D.R. Rousse, G. Gautier, J.F. Sacadura. “Numerical predictions of two-dimensional conduction, convection, and radiation heat transfer. II. Validation”, International Journal of Thermal Sciences, Vol 39, pp. 332-353, 2000.
展開 ANSYS workbench圓環輻射熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習圓環的三維模型處理
2、學習圓環輻射熱分析步的建立
3、學習圓環輻射熱分析的載荷施加
4、學習圓環輻射熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 圓環輻射熱分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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【Ansys線上直播回看】Ansys 2020 R1 CISPR25輻射發射仿真
『點擊觀看直播回放』
通過EMC輻射發射測試認證是多數電子設備必須面臨的問題，利用虛擬分析技術可以在產品設計前期評估EMC性能、中期進行EMC設計優化與驗證，后期完成測試認證失敗的整改措施分析等，有關EMC的建模仿真的思路非常關鍵、本次研討會主要是基于Ansys平臺解決方案包括HFSS、3D Layout、SIwave、分享包括有PCB、機殼、線纜等部件電子設備的輻射發射仿真分析思路與方法，并結合案例進行軟件的操作演示，解答該仿真領域的一些常見應用問題。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；非常有幸邀請到多位高級工程師為系列網絡研討會專題助陣，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
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關于Simulation World
Simulation World是一場面向全球觀眾且為免費的在線虛擬盛會，將于2020年6月10日-11日舉行，屆時，來自Ansys，客戶和合作伙伴多名演講者將在此發表主題演講。內容涵蓋自動駕駛、電氣化、工業物聯網以及后疫情時代的數字化轉型等前沿趨勢探討，Ansys合作伙伴也將在其冠名的虛擬展廳中展示相關解決方案。立即掃碼報名！
『或點擊此處進入報名通道』
展開 
ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
圖 4 穩態熱模塊其他熱邊界條件設定
2 角系數文件設置
默認情況下，workbench在計算完輻射面的角系數之后會生成角系數文件，并且在計算完之后自動刪除該文件。如果輻射面的單元數量較多，例如在7萬以上，生成角系數需要較長的時間。實際上在mechanical生成角系數文件后，如果需要重新計算，在沒有改動網格和熱輻射邊界條件設置的情況下可以直接讀取已生成的角系數文件，而不需要重新生成。這里需要進行專門的設置。
首先，點擊項目樹下的“Analysis Settings”，在設置框中展開“Analysis Data Management”，將“Delete Unneeded Files”設置為No，如圖 5所示。這樣在計算結束時程序不會把工作目錄下的角系數文件刪除掉。
圖 5 設置程序計算結束時保留角系數文件
默認情況下，角系數文件的文件名為“file0.vf”。需要注意，重新開始計算時，程序會把工作目錄下包括角系數文件在內的所有文件清空，因此需要把生成的角系數文件遷移到安全目錄下。另外要注意需要設定全英文路徑，且路徑中不能出現空格。
在steady-state thermal下添加命令分支，插入VFOPT命令使得在求解之前程序讀取已有的角系數文件。本案例的命令為：
VFOPT, read, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, , ,
其中C:/Users/Documents/ANSYS為角系數文件所在的路徑，它不能帶雙引號。設置界面如圖 6所示。
圖 6 插入VFOPT命令讀取角系數文件
如果原先并沒有角系數文件，則不能插入該命令，需要修改命令，計算生成角系數文件。
展開 ANSYS輻射仿真模擬
因為整個輻射傳熱過程為封閉系統，所以不必考慮兩圓柱體與外界的傳熱。
1.5材料性能參數
材料性能參數
1.6 建立ANSYS有限元模型
根據圓柱體結構特征，定義其ANSYS單元類型為Thermal Solid實體單元;而后采用ANSYS中的實體建模工具構建其模型，建模完畢對鑄件局部采用映射(Mapped)方式網格剖分。其他部分則利用智能網格劃分器自由剖分，以達到所需部位網格細化的目的，從而兼顧計算精度和運算速度。鑄件劃分網格后的有限元模型如圖2所示。
1.7加載求解
指定分析類型為Steady-state;先作穩態分析，確定本文第1. 3節初始條件及本文第1. 4節邊界條件，設置穩態分析時間步長為O.Ols，施加溫度載荷、對流載荷，得到初始溫度場分布，將其作為整個瞬態分析過程的初始溫度場;打開時間積分選項，設置計算終止時間為16200s，進行瞬態分析，著重研究該時間段內溫度場的變化規律。
1.8模擬結果及分析
從上面分析可以看出，如果不采取措施，實驗結果可能不準確。使結果不準確的主要因素是多方面的，例如它們的吸收率(或反射率)、物體的形狀和大小及其相互間的位置與距離的影響。
因此可以采用隔熱性能良好的材料，避免將由壁面 以對流和輻射兩種方式散失于周圍環境中的熱量。
從本例建立有限元模型、設置材料性能參數等可知，可以選擇適當壁厚、絕熱性能良好的材料，來控制零件輻射傳熱過程溫度場分布。
2 結語
本文在結合輻射傳熱過程的基礎上，給出一種對其溫度場應用ANSYS軟件模擬仿真的簡單方法。該方法充分利用零件的結構特征，選取最恰當的單元類型，不但計算簡單，省時省力，而且誤差較小，精度較高，從而達到了兼顧計算精度和計算時間的模擬要求;該模擬結果對于爐內傳熱的合理設計十分重要，對于高溫爐操作工的勞動保護也有積極義。
展開 ansys輻射熱傳遞綜合實例
輻射熱傳遞綜合實例 ，并附有表面效應單元的使用 ，PPT+命令流（帶注釋）
輻射熱傳遞.part1.rar
輻射熱傳遞.part2.rar
ansys workbench APDL熱輻射命令行中的有關說明求助
1.sf,nlist,label,value,value2
-“nilst”是節點列表，也可以是命名選擇
-輻射標簽是rdsf
-value是表面發射率
-value2是封閉體數量
2.spctemp命令行：因為所計算的空間不是完全封閉的計算空間，所以必須定義空間溫度，
spctemp,number,temperature
spctemp是ansys定義空間溫度的關鍵字，number是非封閉空間的數量，temperature是非封閉空間的溫度
3.stef命令行：stef是ansys中斯蒂芬玻爾茲曼常數，stef=5.67×10-8
4.RADOPT, FLUXRELX, FLUXTOL, SOLVER, MAXITER, TOLER, OVERRLEX
FLUXRELX：松弛因子。
FLUXTOL：輻射熱通量收斂容差，默認為0.0001。
SOLVER
選擇用于計算的輻射求解器:
0 – Gauss-Seidel求解器
1 – 直接求解器 (對于大問題將耗費很多時間)
MAXITER
Gauss Seidel迭代求解器的最大迭代次數 (SOLVER = 0)，默認為1000 Gauss Seidel迭代求解器的最大迭代次數 (SOLVER = 0)，默認為1000。
TOLER
Gauss Seidel迭代求解器的收斂容差(SOLVER = 0)，默認為 0.1。
OVERRLEX
Gauss Seidel迭代求解器的松弛因子(SOLVER = 0)，默認為0.1。
求助：以上的封閉體數量是如何判別的？非封閉空間的數量又是如何判斷的？非封閉空間的溫度是如何定義的？有人能幫忙進一步舉例或說明嗎？萬分感謝！
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