ansys加熱輻射的案例
一種新型可輻射加熱織物，可實現(xiàn)高效個人熱管理
作為溫度補償，室內(nèi)供暖，如空調(diào)、中央加熱系統(tǒng)或燃煤加熱，也是一個流行但耗能的(全球約47%的能源)實現(xiàn)熱舒適的方式。然而，由于不可控制的地點、環(huán)境和其他客觀條件，保持室外身體溫暖仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。因此，從健康和節(jié)能的角度出發(fā)，開發(fā)在沒有人工能源供應(yīng)的條件下保持身體處于最佳代謝溫度的織物具有重要意義。個人熱管理織物由于其高效和節(jié)能的特點，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的加熱方法。
02
成果掠影
近期，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所Xiong Pu團(tuán)隊充分利用MXene的特性，開發(fā)了一種用于輻射加熱的Janus織物，通過調(diào)節(jié)織物的多波長輻射來實現(xiàn)個人熱管理。這種織物具有潛在的節(jié)能、便利甚至?xí)r尚的優(yōu)點。在聚酰胺織物基底的一側(cè)涂上MXene層后，Janus織物通過抑制人體輻射能量損失，使模擬皮膚的溫度提高3.4℃。同時，Janus織物具有優(yōu)越的光熱轉(zhuǎn)換效率（13%）和光熱加熱性能，在一次陽光照射下達(dá)到14.2℃。由于堅固的基材和輕便的涂層，該織物具有良好的耐磨性（即機(jī)械強度、柔韌性、滲透性），使該織物能夠更好地實際應(yīng)用。高效耐用的Janus面料在未來全天候個人熱管理的織物研發(fā)中具有巨大潛力。相關(guān)研究成果以“MXene based Janus fabrics with radiative heating towards efficient personal thermal management”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。
03
圖文導(dǎo)讀
圖1 Janus織物的制備與鑒定。
展開 鄭州大學(xué)王建峰/王萬杰ACS Nano：可被動輻射加熱的MXene/nanoPE織物用于個人精準(zhǔn)熱管理
通過加熱供暖使人體溫度保持相對恒定對于人體熱舒適以及各種人體功能的正常運行至關(guān)重要。目前，室內(nèi)供暖耗能約占全球能源消耗的47%。但傳統(tǒng)的加熱供暖形式（空調(diào)、集中供暖、燃煤取暖）能耗高且能源利用率低，大量能源浪費在加熱無生命特征的空間和物體上，加劇了全球能源危機(jī)和氣候變暖。開發(fā)高效節(jié)能并能精準(zhǔn)加熱人體的供暖系統(tǒng)和材料對于緩解能源危機(jī)和氣候變暖具有重要意義。
人體發(fā)射的中紅外熱輻射（波長7-14 μm）約占人體熱量損失的50%。傳統(tǒng)紡織品的紅外發(fā)射率較高，人體產(chǎn)生的大部分熱輻射可以輕松地發(fā)射到外界。通過控制可穿戴織物的紅外發(fā)射率可以減少紅外熱輻射損失，進(jìn)而實現(xiàn)零能耗的人體被動輻射加熱。近年來，被動輻射加熱受到越來越多的關(guān)注。但除了室內(nèi)供暖，在戶外保持人體熱舒適同樣重要。然而，由于戶外環(huán)境和氣溫等影響因素的不可控，單一的被動輻射加熱模式無法滿足人體在復(fù)雜環(huán)境下的加熱需求。
近日，鄭州大學(xué)材料學(xué)院王建峰副教授和王萬杰教授團(tuán)隊通過將零能耗的被動輻射加熱模式、節(jié)能的太陽能加熱模式和補償型焦耳加熱模式集成到一個可穿戴加熱系統(tǒng)中，展示了一種高效節(jié)能的全天候個人精準(zhǔn)加熱策略。本文將具有紅外低發(fā)射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯（nanoPE）織物表面，厚度為12 μm的MXene/nanoPE復(fù)合織物在7-14 μm的紅外發(fā)射率僅為0.176，賦予其優(yōu)異的室內(nèi)被動輻射加熱性能，與厚度為576 μm的傳統(tǒng)棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。
展開 ansys workbench太陽能加熱鋁鍋熱固耦合 ￥19.89
<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(jié)構(gòu)耦合（熱固耦合）數(shù)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(guī)律及其對結(jié)構(gòu)應(yīng)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(fā)熱應(yīng)力集中和局部形變。為了準(zhǔn)確模擬實際工況，模型考慮了太陽輻射強度、對流換熱邊界條件及材料熱物性參數(shù)的溫度依賴性，通過熱分析模塊計算溫度分布，再將溫度場傳遞至結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行應(yīng)力與變形分析，實現(xiàn)溫度場與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的耦合。</p><p>分析結(jié)果表明，鋁鍋在太陽能加熱過程中鍋底與側(cè)壁區(qū)域存在明顯的溫差，最大溫度集中在直接受光照區(qū)域；而結(jié)構(gòu)響應(yīng)方面，鍋體邊緣和連接區(qū)域產(chǎn)生了較大熱應(yīng)力，可能成為未來失效的潛在風(fēng)險點。隨著加熱時間的增長，整體熱變形逐步增加，體現(xiàn)出鋁材料在熱環(huán)境下的良好導(dǎo)熱性與一定程度的熱膨脹響應(yīng)。本研究為太陽能炊具的熱設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論依據(jù)和仿真手段，有助于提升其使用壽命和安全性能，也為后續(xù)開展多物理場耦合分析奠定基礎(chǔ)。</p><p>1 材料參數(shù)</p><p>（1）結(jié)構(gòu)鋼</p><p>其密度、彈性模量、泊松比、比熱容、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)如下圖所示。
展開 ANSYS workbench圓環(huán)輻射熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)圓環(huán)的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)圓環(huán)輻射熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)圓環(huán)輻射熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)圓環(huán)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(huán)輻射熱分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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Ansys學(xué)習(xí)之飛行器氣動加熱（1）
計算流體力學(xué)
(CFD)是用于計算飛行器氣動加熱的重要工具，本文將初步介紹飛行器氣動加熱計算過程，后續(xù)可能將學(xué)習(xí)
/介紹流體
-固體耦合作用，為可能的工程設(shè)計提供參考。
本文首先簡
單介紹他國學(xué)者發(fā)表在《美陶》上的一篇文章，該文章是通過
CFD
計算了超高溫陶瓷
ZrB2-SiC
熱防護(hù)系統(tǒng)的熱
-
力設(shè)計。本文作為初步的學(xué)習(xí)嘗試，并不會直接完全復(fù)現(xiàn)其結(jié)果，主要是介紹思路。
本文所采用的計算軟件為
Ansys workbench，在
workbench中已經(jīng)集成了流體力學(xué)軟件
Fluent。接下來讓我們一起來學(xué)習(xí)一下基本操作。以下是我建立的一個三維模型，但是由于個人筆記本電腦算力不足，作為學(xué)習(xí)，我采用簡化的二維模型進(jìn)行了計算，計算結(jié)果如下圖所示。
（1）首先是建立模型，拖拽geometry模塊進(jìn)入操作界面即可建模，模型建立可以通過軟件自帶的Design model模塊，或者其他建模軟件，如solidworks等。主要原則是建立一個為大流場所包圍的固體模型，這里不詳細(xì)介紹。一般認(rèn)為所建立的流場尺寸大于固體模型尺寸的20倍，由于計算量的關(guān)系，本文所采用的模型較小。
（2）在建立模型后，將模型與Fluent模塊連接，即將模型導(dǎo)入fluent計算模塊，接下來點擊mesh，對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，需要注意的地方是在流體-固體壁面需要設(shè)置層流邊界層，具體設(shè)置和劃分結(jié)果如下圖所示。網(wǎng)格劃分完畢后，即可進(jìn)行計算。
（3）點擊set up進(jìn)行計算設(shè)置，采用雙精度計算，點擊OK即可進(jìn)入設(shè)置界面。
（4）進(jìn)入模塊后點擊general-check檢查網(wǎng)格。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 2020 R1 CISPR25輻射發(fā)射仿真
『點擊觀看直播回放』
通過EMC輻射發(fā)射測試認(rèn)證是多數(shù)電子設(shè)備必須面臨的問題，利用虛擬分析技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計前期評估EMC性能、中期進(jìn)行EMC設(shè)計優(yōu)化與驗證，后期完成測試認(rèn)證失敗的整改措施分析等，有關(guān)EMC的建模仿真的思路非常關(guān)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(jī)殼、線纜等部件電子設(shè)備的輻射發(fā)射仿真分析思路與方法，并結(jié)合案例進(jìn)行軟件的操作演示，解答該仿真領(lǐng)域的一些常見應(yīng)用問題。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
隆重向大家推出Ansys行業(yè)應(yīng)用大講堂“仿真體系建設(shè)驅(qū)動數(shù)字創(chuàng)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(wǎng)絡(luò)研討會專題助陣，歡迎積極報名參加并關(guān)注后續(xù)精彩內(nèi)容！
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)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(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎勵！
關(guān)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(fā)表主題演講。內(nèi)容涵蓋自動駕駛、電氣化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及后疫情時代的數(shù)字化轉(zhuǎn)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(guān)解決方案。立即掃碼報名！
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展開 ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
默認(rèn)情況下，當(dāng)輻射面單元數(shù)量較大（例如1萬）時，生成的角系數(shù)文件會較大，可使用VFOPT命令對角系數(shù)文件進(jìn)行壓縮。如果是初次生成角系數(shù)文件，可插入命令：
VFOPT, NEW, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, BINA,1,
該命令生成的角系數(shù)文件雖然會變小，但使用串行方法計算角系數(shù)，速度較慢。如果希望并行求解角系數(shù)的同時壓縮產(chǎn)生的角系數(shù)文件，則可插入命令：
VFOPT, OFF, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, BINA,1,
讀取角系數(shù)文件正常使用VFOPT命令讀入即可。
3 求解及后處理
完成以上設(shè)置后，點擊求解得到結(jié)果。在Solution下插入temperature分支，在設(shè)置框中選擇需要顯示溫度的幾何體，然后右鍵點擊temperature，點擊Retrieve This Result生成溫度分布云圖，操作如圖 7所示。
圖 7 選擇需要的幾何體生成溫度分布云圖
生成的結(jié)果如圖 8所示，整體較為合理。
(a) 小圓柱溫度分布
(b) 圓臺筒溫度分布
圖 8 穩(wěn)態(tài)熱模塊熱輻射案例分析溫度分布
展開 ANSYS輻射仿真模擬
依據(jù)ANSYS模擬溫度場，對于爐內(nèi)傳熱的合理設(shè)計十分重要，對于高溫爐操作工的勞動保護(hù)也有積極意義。當(dāng)某系統(tǒng)需要保溫時，即使此系統(tǒng)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(yīng)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(guān)說明求助
1.sf,nlist,label,value,value2
-“nilst”是節(jié)點列表，也可以是命名選擇
-輻射標(biāo)簽是rdsf
-value是表面發(fā)射率
-value2是封閉體數(shù)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(guān)鍵字，number是非封閉空間的數(shù)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(shù)，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(rèn)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(shù) (SOLVER = 0)，默認(rèn)為1000 Gauss Seidel迭代求解器的最大迭代次數(shù) (SOLVER = 0)，默認(rèn)為1000。
TOLER
Gauss Seidel迭代求解器的收斂容差(SOLVER = 0)，默認(rèn)為 0.1。
OVERRLEX
Gauss Seidel迭代求解器的松弛因子(SOLVER = 0)，默認(rèn)為0.1。
求助：以上的封閉體數(shù)量是如何判別的？非封閉空間的數(shù)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(jìn)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(qū)的簡介
南京青松熱設(shè)計工作室精彩視頻教程：
電子產(chǎn)品散熱理論設(shè)計視頻培訓(xùn)課程：
專業(yè)熱設(shè)計人必學(xué)必會182講---電子產(chǎn)品散熱設(shè)計理論視頻課程（國內(nèi)首套有關(guān)散熱理論設(shè)計的系統(tǒng)培訓(xùn)課程）
ANSYS ICEPAK 視頻培訓(xùn)課程：
我所理解的熱仿真---ANSYS ICEPAK電子散熱仿真全套原創(chuàng)視頻教程
水冷電機(jī)散熱理論設(shè)計與仿真視頻培訓(xùn)課程：
新能源電動汽車水冷電機(jī)散熱理論熱設(shè)計與ANSYS ICEPAK熱仿真
大功率開關(guān)電源仿真視頻培訓(xùn)課程：
電解電容的發(fā)熱損耗計算與分析
更多有關(guān)熱設(shè)計與熱仿真課程，請加微信咨詢！
添加好友時請注明（姓名-公司-職位）
有關(guān)ANSYS ICEPAK與熱設(shè)計相關(guān)學(xué)習(xí)交流可加入我們ICEPAK散熱設(shè)計學(xué)習(xí)交流-2群（1群已滿），群號：79973675，或加入我們的微信群。
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Ansys HFSS整車天線布局與輻射近場仿真應(yīng)用
仿真流程與結(jié)果
仿真流程
模型導(dǎo)入
打開Ansys電子桌面，導(dǎo)入第三方CAD建模工具已處理好的車體三維模型（導(dǎo)入前可根據(jù)仿真需求適當(dāng)簡化，或?qū)AD模型導(dǎo)入Ansys SCDM模型前處理工具進(jìn)行簡化處理，加快仿真效率）。
圖2 HFSS車體模型導(dǎo)入
導(dǎo)入天線或輻射源模型
導(dǎo)入天線或輻射源模型，HFSS有多種處理方式。
ANSYS Workbench穩(wěn)態(tài)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(zhì)，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(xiàn)象，因為輻射從體中發(fā)散出；
4、對于不透明體，輻射主要是平面現(xiàn)象，因為幾乎所有內(nèi)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(guān)于輻射的重要假設(shè)
（1）ANSYS認(rèn)為輻射是平面現(xiàn)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(shè)平面吸收率和發(fā)射率相等。因此，只有發(fā)射率特性需要在ANSYS輻射分析中定義。
（3）ANSYS不自動計入發(fā)射率的方向特性，也不允許發(fā)射率定義隨波長變化。發(fā)射率可以在某些單元中定義為溫度的函數(shù)。
（4）ANSYS中所有分隔輻射面的介質(zhì)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(fā)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(shù)。
生成多平面問題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡單因子近似方法復(fù)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(wěn)態(tài)熱輻射分析案例
1.案例介紹
一個螺旋金屬棒內(nèi)側(cè)有個圓柱結(jié)構(gòu)，利用Workbench平臺中的APDL熱輻射命令，分析當(dāng)螺旋金屬棒有0.5w/m3的損耗密度時，整體結(jié)構(gòu)的熱分布。
展開 基于ANSYS經(jīng)典界面的雙波導(dǎo)的聲輻射分析
本例子來自于ANSYS15聲場分析的例子《13.9. Example: Radiation from Two Waveguides》，為方便講解，對命令流進(jìn)行了調(diào)整，并在后處理中加入了云圖顯示。
7. 本例使用命令流進(jìn)行講解。
【求解步驟】
1. 建模
1.1 選擇單元類型
在命令窗口中輸入
/prep7
et,11,200,7
et,1,220,,1
et,2,220,,1,,1
上述命令首先進(jìn)入了前處理器
然后定義了三種單元，其中
200是MESH200，用于定義面單元。該單元主要是為了創(chuàng)建其它體單元做過渡。用完后就會清除掉。
220是FLUID220，其中第3行的該單元用于域內(nèi)，建模空氣；而第4行用于建模邊界，表達(dá)網(wǎng)格截斷。
1.2 創(chuàng)建材料模型
在命令窗口中輸入
c0=340
mp,dens,1,1.
mp,sonc,1,c0
上述命令用于定義材料的密度和聲速。
1.3 創(chuàng)建幾何模型
在命令窗口中輸入
d=0.1
l=1.
s=0.5
a=2
dpml=0.25
上述命令用于定義幾何體的參數(shù)
在命令窗口中輸入
rect,-l,0,s/2,s/2+d
rect,-l,0,-s/2,-s/2-d
rect,0,a,-a/2,a/2
rect,0,a+dpml,-a/2-dpml,a/2+dpml
上述命令先后創(chuàng)建四個面如下圖。
在命令窗口中輸入
asba,4,3,,delete,keep
aglue,all
上述命令用最大的矩形減去內(nèi)面的小矩形。然后把所有的面粘貼在一起，結(jié)果如下圖。
展開 基于ANSYS HFSS的CISPER25電源回線遠(yuǎn)端接地傳導(dǎo)輻射CE仿真分析流程
這次繪制其傳導(dǎo)輻射EMI_P端隨頻率的變換關(guān)系，也就是接收機(jī)接收到傳導(dǎo)信號強度，對于電子電路, 輻射越低越好，也就是其對周邊電路的干擾越小。具體設(shè)置如下，先設(shè)置輸入變量，然后設(shè)計時間范圍為0到600us，最大頻率108MHz。
最后我們導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)CISPR25 Level 5 ，可以看見很多頻點超過了標(biāo)準(zhǔn)。
接著嘗試添加扼流電感線圈，發(fā)現(xiàn)傳導(dǎo)輻射滿足了標(biāo)準(zhǔn)，如下圖所示。
三、小結(jié)
通過ANSYS HFSS搭建的CISPER25測試環(huán)境提前對待測PCB的傳導(dǎo)輻射進(jìn)行仿真，一方面可以識別了EMC問題，找到超標(biāo)的頻點，為我們在整機(jī)送測認(rèn)證前問題的解決整改爭取了寶貴的時間，同時針對PCB EMC整改不再是盲目添加保護(hù)器件和電路，而是針對問題形成的原因有的放矢，直接在軟件中仿真中得到整改措施的改善效果，以實現(xiàn)最少的改動達(dá)到最大程度改善效果，為PCB電磁兼容問題的定位和改進(jìn)提供參考。
文章來源：新科益工程仿真中心
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