ansys 輻射傳熱的案例
ANSYS輻射仿真模擬
依據ANSYS模擬溫度場，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意義。當某系統需要保溫時，即使此系統的溫度不高，輻射傳熱的影響也不能忽視。如保溫瓶膽鍍銀，就是為了減少由輻射傳熱造成的熱損失。
來自百度百科
ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
在workbench中，可以進行熱輻射分析計算的Mechanical模塊主要有穩態/瞬態耦合場、穩態/瞬態熱等，其工程圖如圖 1所示。各個模塊的輻射傳熱設置非常相近，接下來以穩態熱模塊演示一個簡單熱輻射案例。
圖 1 能夠進行熱輻射計算的Mechanical模塊
現有一幾何模型如圖 2所示，由一個圓臺筒和位于圓臺筒中心的小圓柱體組成。其中，小圓柱的側面是溫度為700℃的熱邊界；所有表面均可產生熱輻射，熱輻射率為0.7；環境溫度為4K。
圖 2 穩態熱模塊熱輻射計算演示案例幾何模型
1 設定傳熱邊界條件
首先設定輻射傳熱條件。在steady-state thermal項目樹下添加“radiation”分支。
在設置框中選定對應的輻射面。
在Correlation選項中可以選擇輻射至環境和面到面輻射，其中輻射至環境指的是所有面產生的輻射均輻射至環境，不會產生面和面之間的輻射；面到面輻射則考慮實體面之間的輻射，不在面和面之間的輻射依然默認為輻射至環境中，該選項需要計算所有輻射面上單元面的角系數，在工作目錄生成角系數文件。本案例考慮面到面之間的輻射，選擇為“surface to surface”。
設定輻射率，此處設定為0.7。設定環境溫度，此處設定為-269.15℃。默認輻射空間序號為1，如果在計算過程中添加了多個“radiation”分支，不同分支之間輻射空間序號相同部分會放到一個空間內進行計算，序號不同的部分則不會有輻射關聯。此處輻射空間序號的設置并沒有什么限制，同一個輻射空間的保證為同一個序號，不同輻射空間的保證為不同序號即可。
圖 3 穩態熱模塊輻射傳熱分支設置
設置完輻射傳熱邊界條件后，再設定其他熱邊界條件。
展開 計算輻射傳熱的 3 種方法
在模擬輻射傳熱時，我們需要考慮輻射是如何從一個表面發出并被其他表面吸收的，以及表面與表面之間交換了多少輻射。在輻射傳熱建模系列文章的前兩篇中，我們已經討論了發射、反射和透射建模，今天我們將通過介紹角系數的概念，以及計算表面與表面之間輻射傳熱的各種方法，來完成輻射傳熱建模基礎知識的學習。
快速了解角系數
考慮兩個薄且扁平的物體，如下圖所示。假設紅外輻射 (IR) 光可以在這些表面周圍的空間自由傳播。這在真空中是成立的，并且在空氣以及許多其他室溫氣體下也是合理的。對于上述假設的無衰減傳播，可能不合理的情況包括：
吸收紅外光的氣體，例如水蒸氣
高溫氣體
帶有細小分散顆粒的氣體
發生化學反應的氣體
在不同溫度下，兩個等溫物體之間會發生輻射傳熱。物體可以被認為放置在一個封閉的環境內，熱傳遞的大小取決于物體的大小和方向，并且只會發生在彼此相對的表面之間。
假設這兩個物體被固定在不同的溫度。除了這兩個物體之外，我們研究的模型中沒有其他任何內容，但我們還需要定義所有未模擬的周圍空間。我們需要定義一個統一的溫度，稱為環境溫度或背景溫度。雖然我們不會明確地模擬這個環境空間，但假設一個溫度恒定的封閉表面通常會很方便。
考慮第一個物體以及它發出的所有輻射。第一個物體發出的輻射熱通量一部分流向環境，一部分流向第二個物體。現在我們引入 角系數 的概念，它是從表面 1 () 到 表面2 ()的輻射比例，寫作 。假設輻射度均勻且沒有中間阻礙面，那么表面1 與表面2的角系數為：
當系統中有兩個以上的表面時，它們有可能相互面對面，因此我們將角系數寫為 ，其中 是模型中所有 個相互作用的表面的指數。在任意兩個表面之間，互易關系： 成立。
注意，如果一個表面是凹的，那么 。此外，到環境的熱通量是通過環境角系數： 定義的。
展開 DO模型模擬頭燈傳熱輻射過程 ￥9.9
DO模型模擬頭燈傳熱輻射過程
模擬不同類型的表面輻射傳熱
模擬半透明物體
最后，將我們的示例模型修改為一個半透明的薄而扁平的物體，這意味著它會吸收、反射和透射輻射。在折射可以忽略且物體很薄的情況下，我們可以使用 射線發射 方法，通過半透明表面 特征來求解。此特征還引入了表面透射率 屬性 ，它描述了入射輻射的鏡面透射率：。附加的 臨界角 設置提供了一個閾值，低于該閾值不會發生透射，只會發生鏡面反射。
半透明表面特征將入射輻射分成反射和透射分量。
由下圖我們可以觀察到，將發射率和漫反射率設置為 0 、透射率設置為 0.5 的鏡面反射界面如何導致入射的輻射以 50/50 的比例分離。如果界面本身有任何吸收，將被視為邊界熱負荷。
半透明表面上的入射輻射被分成反射和透射分量。
這里很重要的一點是，需要注意我們不考慮折射，因此不能模擬透鏡效應。如果要模擬通過電介質材料的反射和折射射線，我們可以使用 COMSOL 軟件中的射線光學模塊的功能。
結束語
今天這篇文章我們研究了不透明和半透明表面的輻射反射，以及模擬彎曲反射邊界的建模注意事項。請記住，在有限溫度下，輻射的吸收和反射與表面的輻射發射同時發生，您可以查閱本系列文章中關于輻射傳熱建模的第 1 部分內容：“什么是表面發射率？在輻射傳熱中有哪些典型案例”。
到目前為止，我們還沒有討論如何使用 COMSOL 軟件計算表面與表面之間的輻射傳熱。如果您想進一步理解這種計算，敬請關注本系列的最后一篇文章！
展開 水壺的傳熱分析（熱傳導+熱對流+熱輻射） ￥5
分享一個通過ABAQUS做的水壺的傳熱分析，包含熱傳遞的三種方式：熱傳導+熱對流+熱輻射。
方法教程來自于外網，附件是自己根據教程練習時建的cae模型，供參考。
熱傳導是熱能從高溫向低溫部分轉移的過程；熱對流是熱量通過流動介質傳遞的過程；熱輻射是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現象。
【材料】鋼/陶瓷
【網格】DC3D10
【接觸】
茶壺和蓋子之間的傳導
2.對流
3.熱輻射
【設置絕對零度+Stefan-Boltzmann常數】
【邊界條件】
【預定義溫度場】
【后處理】
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！
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵！
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！
展開 ANSYS ICEPAK 輻射計算時各個不同時區的簡介
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專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程（國內首套有關散熱理論設計的系統培訓課程）
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我所理解的熱仿真---ANSYS ICEPAK電子散熱仿真全套原創視頻教程
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新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與ANSYS ICEPAK熱仿真
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電解電容的發熱損耗計算與分析
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Ansys HFSS整車天線布局與輻射近場仿真應用
仿真流程與結果
仿真流程
模型導入
打開Ansys電子桌面，導入第三方CAD建模工具已處理好的車體三維模型（導入前可根據仿真需求適當簡化，或將CAD模型導入Ansys SCDM模型前處理工具進行簡化處理，加快仿真效率）。
圖2 HFSS車體模型導入
導入天線或輻射源模型
導入天線或輻射源模型，HFSS有多種處理方式。
ANSYS Workbench穩態熱輻射分析案例
熱輻射
一、熱輻射特性
1、輻射熱傳遞是通過電磁波傳遞熱能的方法。熱輻射的電磁波波長為0.1~100um。這包括超微波，所有可以用肉眼看到的波長和長波；
2、不像其他熱傳遞方式需要介質，輻射在真空中（如外層空間）效率最高；
3、對于半透明體（如玻璃），輻射是三維實體現象，因為輻射從體中發散出；
4、對于不透明體，輻射主要是平面現象，因為幾乎所有內部輻射都被實體吸收了。
5、兩平面間的輻射熱傳遞與他們平面絕對溫度差的四次方成正比，因此，輻射分析是非線性的，需要迭代求解；
二、ANSYS中熱輻射的處理方法
1、ANSYS中關于輻射的重要假設
（1）ANSYS認為輻射是平面現象，因此適合用不透明平面建模；
（2）ANSYS不直接計入平面反射率。考慮到效率，假設平面吸收率和發射率相等。因此，只有發射率特性需要在ANSYS輻射分析中定義。
（3）ANSYS不自動計入發射率的方向特性，也不允許發射率定義隨波長變化。發射率可以在某些單元中定義為溫度的函數。
（4）ANSYS中所有分隔輻射面的介質在計算輻射能量交換時都看作是不參與輻射的能量交換（不吸收也不發射能量）。
2、ANSYS求解方法
ANSYS使用一個簡單的過程求解多個平面輻射問題，矩陣形式如下：
[K’]{T}={Q}
其中，[K’]是的T3函數。
生成多平面問題系統的矩陣要比前面列出的簡單因子近似方法復雜。輻射是高度非線性分析，需要使用牛頓-拉夫森迭代求解。
穩態熱輻射分析案例
1.案例介紹
一個螺旋金屬棒內側有個圓柱結構，利用Workbench平臺中的APDL熱輻射命令，分析當螺旋金屬棒有0.5w/m3的損耗密度時，整體結構的熱分布。
展開 ANSYS workbench瞬態傳熱相變分析 ￥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、學習傳熱相變的三維模型處理
2、學習傳熱相變瞬態熱分析步的建立
3、學習傳熱相變瞬態熱分析的載荷施加
4、學習傳熱相變瞬態熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 傳熱相變瞬態熱分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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AnsysWB-硅芯片表面貼裝封裝的傳熱仿真 ￥15
所有集成電路 （尤其是高速器件）都會產生熱量。在當今密集的電子系統布局中，多
數情況下熱源都置于靠近熱敏性集成電路的位置。印刷電路板的設計人員經常需要考
慮熱敏器件和發熱器件的相對位置，使敏感器件不至于過熱。
有一種發熱裝置是調壓器，可以產生幾瓦的熱量，溫度會超過 70?C。如果在設計電路
板時將這樣的裝置置于靠近包含敏感硅芯片的表面貼裝封裝的位置，則調壓器的熱量
可能導致可靠性問題，進而因過熱發生故障。
