輻射熱分析的案例
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(huì)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。
?
abaqus輻射熱分析（面與面之間的輻射） ￥20
e.gif
abaqus輻射熱分析，面與面之間的輻射。
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(guò)電磁波傳遞熱能的方法。熱輻射的電磁波波長(zhǎng)為0.1~100um。這包括超微波，所有可以用肉眼看到的波長(zhǎng)和長(zhǎng)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(duì)于半透明體（如玻璃），輻射是三維實(shí)體現(xiàn)象，因?yàn)?em>輻射從體中發(fā)散出；
4、對(duì)于不透明體，輻射主要是平面現(xiàn)象，因?yàn)閹缀跛袃?nèi)部輻射都被實(shí)體吸收了。
5、兩平面間的輻射熱傳遞與他們平面絕對(duì)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(jì)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(dòng)計(jì)入發(fā)射率的方向特性，也不允許發(fā)射率定義隨波長(zhǎng)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(jì)算輻射能量交換時(shí)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(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程求解多個(gè)平面輻射問(wèn)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(wèn)題系統(tǒng)的矩陣要比前面列出的簡(jiǎn)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(gè)螺旋金屬棒內(nèi)側(cè)有個(gè)圓柱結(jié)構(gòu)，利用Workbench平臺(tái)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(shí)，整體結(jié)構(gòu)的熱分布。
展開(kāi) 《ANSYS 8.0熱分析教程與實(shí)例解析（含光盤(pán)） 》
第一篇 ANSYS 8.0熱分析基本教程
第1章 ANSYS 8.0熱分析簡(jiǎn)介
1.1 概述
1.2 ANSYS 8.0熱分析基本原理
1.3 ANSYS 8.0耦合場(chǎng)分析
第2章 ANSYS 8.0熱分析基礎(chǔ)知識(shí)
2.1 熱分析符號(hào)與單位
2.2 傳熱學(xué)經(jīng)典理論
2.3 三種基本熱傳遞方式
2.3.1 熱傳導(dǎo)
2.3.2 對(duì)流
2.3.3 輻射
2.4 熱分析材料基本屬性
2.4.1 比熱容(Specific Heat)
2.4.2 焓(Enthalpy)
2.4.3 生熱率(Heat Generation Rate)
2.5 邊界條件與初始條件
2.5.1 三類(lèi)邊界條件
2.5.2 初始條件
2.6 熱載荷
2.7 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析
2.7.1 穩(wěn)態(tài)傳熱
2.7.2 瞬態(tài)傳熱
2.8 線性與非線性熱分析
第3章 穩(wěn)態(tài)熱分析
3.1 穩(wěn)態(tài)熱分析的應(yīng)用
3.2 熱分析單元
3.3 穩(wěn)態(tài)熱分析基本步驟
3.3.1 建立有限元模型
3.3.2 施加載荷
3.3.3 求解
3.3.4 后處理
第4章 瞬態(tài)熱分析
4.1 瞬態(tài)熱分析的應(yīng)用
4.2 瞬態(tài)熱分析單元
4.3 瞬態(tài)熱分析基本步驟
4.3.1 建立有限元模型
4.3.2 施加載荷計(jì)算
4.3.3 求解
4.3.4 后處理
第5章 輻射
5.1 輻射熱分析的應(yīng)用
5.2 輻射熱分析常用單元
5.3 輻射熱分析基本概念
5.3.1 黑體
5.3.2 灰體
5.3.3 角系數(shù)
5.4 熱輻射公式
5.4.1 角系數(shù)的計(jì)算
5.4.2 熱輻射計(jì)算方程
5.5 輻射熱分析求解方法
5.5.1 非隱藏法與隱藏法
5.5.2 點(diǎn)-點(diǎn)問(wèn)題
5.5.3 點(diǎn)-面問(wèn)題
5.5.4 面一面問(wèn)題及AUXl2矩陣生成器
5.6 空間節(jié)點(diǎn)的使用
第6章 相變分析
6.1 相變分析簡(jiǎn)介
6.2 相變分析應(yīng)注意的問(wèn)題
第7章 熱應(yīng)力分析
7.1 熱應(yīng)力分析簡(jiǎn)介
展開(kāi) 
ABAQUS培訓(xùn)案例之熱分析-熱輻射
圖1模型示意圖
今天給大家分享的是熱輻射分析。如圖1所示，模型由2個(gè)part組成，一個(gè)是fin，其周期對(duì)稱性在設(shè)置輻射換熱時(shí)可以設(shè)置，另一個(gè)代表周邊環(huán)境的ambient。模型先進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析，然后建立2個(gè)瞬態(tài)分析步，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度為800時(shí)對(duì)fin加熱的過(guò)程，和環(huán)境溫度38時(shí)fin部件的冷卻過(guò)程。當(dāng)然除了ambient和fin的輻射換熱，ambient和fin也分別建立了Surface film condition換熱。下面詳解每個(gè)步驟的設(shè)置。
目標(biāo)：輻射換熱與對(duì)流換熱設(shè)置，cavity radiation應(yīng)用。
材料：材料參數(shù)定義了Density為7800，Conductivity和SpecificHeat分別為50和500（SI單位制）。
分析步設(shè)置：本案例設(shè)置了三個(gè)分析步，step-1為熱穩(wěn)態(tài)分析步，step-2和step-3為瞬態(tài)分析步，如下圖所示。歷史輸出設(shè)置output三個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度輸出。
圖2 分析步設(shè)置
相互作用設(shè)置：定義了三個(gè)換熱條件，設(shè)置bot面換熱系數(shù)Surfacefilm condition為2500，熱沉溫度100，srfs面換熱系數(shù)Surface film condition為10，step-1熱沉溫度38，step-2時(shí)為800，step-3時(shí)改為38。設(shè)置srfs和samb之間的輻射換熱Cavity radiation，發(fā)射系數(shù)為0.8和1，并設(shè)置Symmetry對(duì)稱，如下圖所示。
圖3 換熱設(shè)置
邊界條件：設(shè)置所有區(qū)域初始溫度為77，ambient的溫度step-1時(shí)38，step-2時(shí)為800（加熱過(guò)程），step-3時(shí)改為38（冷卻過(guò)程）。
展開(kāi) ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
在workbench中，可以進(jìn)行熱輻射分析計(jì)算的Mechanical模塊主要有穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)耦合場(chǎng)、穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熱等，其工程圖如圖 1所示。各個(gè)模塊的輻射傳熱設(shè)置非常相近，接下來(lái)以穩(wěn)態(tài)熱模塊演示一個(gè)簡(jiǎn)單熱輻射案例。
圖 1 能夠進(jìn)行熱輻射計(jì)算的Mechanical模塊
現(xiàn)有一幾何模型如圖 2所示，由一個(gè)圓臺(tái)筒和位于圓臺(tái)筒中心的小圓柱體組成。其中，小圓柱的側(cè)面是溫度為700℃的熱邊界；所有表面均可產(chǎn)生熱輻射，熱輻射率為0.7；環(huán)境溫度為4K。
圖 2 穩(wěn)態(tài)熱模塊熱輻射計(jì)算演示案例幾何模型
1 設(shè)定傳熱邊界條件
首先設(shè)定輻射傳熱條件。在steady-state thermal項(xiàng)目樹(shù)下添加“radiation”分支。
在設(shè)置框中選定對(duì)應(yīng)的輻射面。
在Correlation選項(xiàng)中可以選擇輻射至環(huán)境和面到面輻射，其中輻射至環(huán)境指的是所有面產(chǎn)生的輻射均輻射至環(huán)境，不會(huì)產(chǎn)生面和面之間的輻射；面到面輻射則考慮實(shí)體面之間的輻射，不在面和面之間的輻射依然默認(rèn)為輻射至環(huán)境中，該選項(xiàng)需要計(jì)算所有輻射面上單元面的角系數(shù)，在工作目錄生成角系數(shù)文件。本案例考慮面到面之間的輻射，選擇為“surface to surface”。
設(shè)定輻射率，此處設(shè)定為0.7。設(shè)定環(huán)境溫度，此處設(shè)定為-269.15℃。默認(rèn)輻射空間序號(hào)為1，如果在計(jì)算過(guò)程中添加了多個(gè)“radiation”分支，不同分支之間輻射空間序號(hào)相同部分會(huì)放到一個(gè)空間內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，序號(hào)不同的部分則不會(huì)有輻射關(guān)聯(lián)。此處輻射空間序號(hào)的設(shè)置并沒(méi)有什么限制，同一個(gè)輻射空間的保證為同一個(gè)序號(hào)，不同輻射空間的保證為不同序號(hào)即可。
圖 3 穩(wěn)態(tài)熱模塊輻射傳熱分支設(shè)置
設(shè)置完輻射傳熱邊界條件后，再設(shè)定其他熱邊界條件。
展開(kāi) I-DEAS TMG熱輻射分析教程
TMG 熱分析--輻射
1、建模方法說(shuō)明
1 學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建幾何的網(wǎng)格零件，添加新網(wǎng)格；
2 開(kāi)始使用基本的邊界條件，逐步使用越來(lái)越復(fù)雜的邊界條件
3 求解并學(xué)習(xí)如何檢查一步一步的解算方案
2、建立模型
創(chuàng)建并分割內(nèi)部塊體
創(chuàng)建主零件的250x150x150mm 塊體..........
I-DEAS_TMG熱輻射分析教程.pdf
實(shí)心球熱輻射分析
1.問(wèn)題描述
一個(gè)直徑為1m、初始溫度為2000K的金屬實(shí)心球體在300K的環(huán)境中（假設(shè)沒(méi)有對(duì)流換熱）熱輻射降溫的過(guò)程。考慮到球的對(duì)稱性，可將其簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱模型進(jìn)行分析，也可采用實(shí)體模型進(jìn)行分析。本文中采用實(shí)體模型進(jìn)行熱輻射分析。
2.有限元解
2.1.絕對(duì)零度和斯蒂芬~玻爾茲曼常數(shù)設(shè)置
絕對(duì)零度設(shè)為0；斯蒂芬~玻爾茲曼常數(shù)設(shè)為5.67E-8W/(m2·K4)。
2.2.材料定義
該分析中采用國(guó)際單位制，各材料參數(shù)如下：密度7850kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)60.64W/(m·K)；比熱容460J/(kg·K)。
2.3.分析步設(shè)置
定義瞬態(tài)傳熱分析步，分析步時(shí)間為36000s。初始增量步設(shè)為0.1，最小增量步設(shè)為0.001，最大增量步設(shè)為100，最大增量步數(shù)設(shè)為1000。每個(gè)增量步所允許的溫度的最大變化設(shè)為50。
2.4.輻射率及環(huán)境溫度設(shè)置
輻射率設(shè)為1，環(huán)境溫度設(shè)為300K。
2.5.實(shí)心球初始溫度場(chǎng)設(shè)置
設(shè)置實(shí)心球體的初始溫度場(chǎng)為2000K。
2.6.網(wǎng)格劃分
低階熱傳導(dǎo)單元（DC3D8）。
2.7.溫度分布仿真結(jié)果
實(shí)心球球心溫度為501.8K，實(shí)心球表面溫度為489.8K。
來(lái)源：DeepFEA
展開(kāi) 水壺的傳熱分析（熱傳導(dǎo)+熱對(duì)流+熱輻射） ￥5
分享一個(gè)通過(guò)ABAQUS做的水壺的傳熱分析，包含熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)+熱對(duì)流+熱輻射。
方法教程來(lái)自于外網(wǎng)，附件是自己根據(jù)教程練習(xí)時(shí)建的cae模型，供參考。
熱傳導(dǎo)是熱能從高溫向低溫部分轉(zhuǎn)移的過(guò)程；熱對(duì)流是熱量通過(guò)流動(dòng)介質(zhì)傳遞的過(guò)程；熱輻射是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。
【材料】鋼/陶瓷
【網(wǎng)格】DC3D10
【接觸】
茶壺和蓋子之間的傳導(dǎo)
2.對(duì)流
3.熱輻射
【設(shè)置絕對(duì)零度+Stefan-Boltzmann常數(shù)】
【邊界條件】
【預(yù)定義溫度場(chǎng)】
【后處理】
展開(kāi) ANSYS流體與熱分析11.0
ANSYS流體與熱分析11.0，需要的就下載吧
ANSYS流體與熱分析11.0 第1章 FLOTRAN流體分析（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第2章 FLOTRAN分析基礎(chǔ)（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第3章 FLOTRAN流體分析及實(shí)例（word版本）.part1.rar
ANSYS流體與熱分析11.0 第3章 FLOTRAN流體分析及實(shí)例（word版本）.part2.rar
ANSYS流體與熱分析11.0 第4章 FLOTRAN流體分析典型工程實(shí)例（word版本）(20131106095325).pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第5章 熱分析基礎(chǔ)（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第6章 穩(wěn)態(tài)熱分析及實(shí)例詳解（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第7章 非穩(wěn)態(tài)熱分析及實(shí)例詳解（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第8章 輻射熱分析及實(shí)例詳解（word版本）.pdf
ANSYS流體與熱分析11.0 第9章 相變分析（word版本）.pdf
展開(kāi) 【AICFD案例操作】冷熱板輻射仿真分析
圖5-2 結(jié)果更新
3）可視化結(jié)果
① 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數(shù)溫度，設(shè)置等級(jí)參數(shù)256，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取冷熱板區(qū)域溫度云圖。
圖5-3 溫度云圖
② 輻射云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數(shù)輻射強(qiáng)度，設(shè)置等級(jí)參數(shù)256，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取冷熱板區(qū)域輻射強(qiáng)度云圖。
圖5-4 輻射云圖
熱輻射的輻射模型
熱的對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射是熱量傳遞的三種方式，熱輻射是指物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量（熱量，其實(shí)就是溫度的高低）。說(shuō)人話就是物體放在那里就會(huì)通過(guò)輻射傳遞熱量，當(dāng)然一般我們見(jiàn)到的都是兩種或者三種方式的熱量傳遞過(guò)程。其實(shí)很好區(qū)分，對(duì)流和傳導(dǎo)需要其它介質(zhì)參與，而輻射只需要那個(gè)物體在就會(huì)進(jìn)行輻射。 理解完輻射，來(lái)說(shuō)輻射模型，既然有了輻射這種現(xiàn)象，我們?nèi)绾蚊枋隹臻g種能量輻射的過(guò)程？對(duì)，輻射模型就是做這個(gè)的。 tip：做仿真的時(shí)候我們也會(huì)注意到這樣一個(gè)問(wèn)題，我們需要設(shè)置介質(zhì)，一個(gè)原因是往往是多個(gè)物理現(xiàn)象，另一個(gè)根本原因是不同介質(zhì)的性質(zhì)不同，參與輻射時(shí)的吸收率、散射系數(shù)、折射率都不相同。
上一篇：渦/渦流分析方法（CFD-Post）——渦量與Q準(zhǔn)則
下一篇：StarCCm+：rotor37渦輪葉片全六面體網(wǎng)格劃分
展開(kāi) Workbench平板間輻射換熱問(wèn)題（原創(chuàng)，若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處）
問(wèn)題描述：兩平板間及兩同心圓筒間的輻射換熱，涉及發(fā)射率、吸收率等相關(guān)參數(shù)。
兩平板間輻射換熱：選取平板為30*30*2mm，兩平板間距為30mm，平板溫度分別為300和100攝氏度，兩圓筒間的輻射換熱問(wèn)題與平板輻射換熱原理相同。
分析類(lèi)型：輻射換熱
分析平臺(tái)：ANSYS Workbench 17.0
分析人：技術(shù)鄰 一無(wú)所有就是打拼的理由
技術(shù)難點(diǎn)：兩平板間吸收率及發(fā)射率的設(shè)置
可代做業(yè)務(wù)：穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)熱分析，結(jié)構(gòu)分析等
結(jié)果有不妥之處，歡迎大家指正。
展開(kāi) 涉及流固耦合（對(duì)流、輻射）的熱分析
材料性質(zhì)：
固體：銅：導(dǎo)熱系數(shù)k=400，比熱c=400，密度8890。（單位：SI）
流體：空氣
3. 邊界條件
銅母線生熱率：12960w/m3
銅外殼生熱率：8909w/m3
銅外殼外側(cè)與空氣對(duì)流換熱：hc= 4w/(m2*K), T,ambient = 313 K
銅外殼外側(cè)的熱輻射率：emissivity=0.85
銅母線、銅外殼內(nèi)側(cè)的熱輻射率均為 0.85
重力y軸負(fù)向：9.8
幾何圖形見(jiàn)下圖(單位：m)
4.附檔
4.a gambit網(wǎng)格
simwe_thermal_gambit_mesh.rar
4.b icemcfd project file
simwe_tube_icemcfd_project.rar
4.c icemcfd mesh for cfx
simwe_tube_icem10_mesh.rar
4.d ansys_mesh file
ansys_mesh file.rar
用openoffice calc, 簡(jiǎn)單計(jì)算的資料
(上方是基本參數(shù)資料, 下左框是 for absorption =1, 下右框是 for absorption =0.85
在表中所設(shè)的管長(zhǎng)是1.00 meter, 但是在icemcfd and ansys 網(wǎng)格中的管長(zhǎng)是建為0.0025 meter的
根據(jù)熱平衡時(shí), 所有銅管產(chǎn)生之熱, 必等於外表面散熱(radiation + convection)
可知合理的表皮溫度應(yīng)在363(or 369)度附近
用omega Reynold stress turbulent model 的結(jié)果
K-e turbulent model 的結(jié)果
展開(kāi) 一種間歇放熱相變材料，可用于地板輻射采暖系統(tǒng)的熱管理
圖4是將水合鹽凝膠應(yīng)用于地板輻射采暖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了四種間歇放熱。結(jié)果表明，水合鹽凝膠在地板輻射采暖系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖 4 a)地板輻射采暖系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀)地板下輻射采暖系統(tǒng)配置：1)裝飾層(木地板)；
2）相變材料管道（水合鹽凝膠的三條平行管道），3）硅橡膠加熱片，4）保溫層（玻璃纖維保溫板），5)混凝土板。地板輻射采暖系統(tǒng)中3條并聯(lián)相變材料管線可實(shí)現(xiàn)4種不同的間歇放熱順序：一次放出全部熱量（c1）；連續(xù)放出間歇熱（間歇熱放出三次）（d1）；間歇放熱兩次(e1, f1)。不同顏色的管道代表不同的放熱時(shí)間，放熱過(guò)程的順序由顏色表示（顏色較淺表示在顏色較深之前放熱）。間歇性放熱是通過(guò)用浸水剪刀切割黑色部分（稱為閥門(mén)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。c2, d2, e2, f2)四個(gè)序列對(duì)應(yīng)的模型溫度曲線。
END
★ 平臺(tái)聲明
部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。分享目的僅為行業(yè)信息傳遞與交流，不代表本公眾號(hào)立場(chǎng)和證實(shí)其真實(shí)性與否。如有不適，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)處理。歡迎參與投稿分享！
展開(kāi) 