熱輻射仿真的案例
【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
面向電子束熔融增材制造噴管熱輻射的仿真研究
本次計(jì)算考慮最終成型件對(duì)打印中及打印完成時(shí)印工件表面與打印腔室內(nèi)表面的輻射傳熱的不同模型進(jìn)行模擬（表格1）。
結(jié)果分析及結(jié)論
通過仿真計(jì)算分析，為了更直觀的體現(xiàn)隔熱材料對(duì)腔體內(nèi)溫度的影響，圖4a和圖4b分別展示了當(dāng)吸收率為0.1時(shí)有隔熱材料與無隔熱材料的腔體內(nèi)溫度云圖。
圖4腔體內(nèi)溫度云圖 a無隔熱層 b有隔熱層
根據(jù)工程判斷，打印工件向外輸出的熱量全部通過輻射形式傳出給墻面。表2計(jì)算了不同工況下打印工件表面向外輻射的熱功率。
表2工件表面總熱功率（kw）計(jì)算數(shù)據(jù)
通過表2可知，對(duì)于導(dǎo)熱與隔熱兩種幾何模型來說，S2S和DO模型在熱輻射計(jì)算結(jié)果來看差別不大，尤其是隔熱模型，當(dāng)腔體內(nèi)壁面吸收率較小時(shí)兩模型之間的數(shù)值差異可忽略不計(jì)。對(duì)比導(dǎo)熱模型（單層壁面）和隔熱模型（雙層壁面）的工件表面輻射功率可知，隔熱層的應(yīng)用會(huì)大幅度減小系統(tǒng)內(nèi)的熱量散失。另外，工件表面向外部環(huán)境輻射的總功率隨內(nèi)壁面對(duì)熱量吸收率的減小而減小，即工件向外輻射能量隨壁面反射率增大而減小。通過分析還發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁面對(duì)熱量吸收率對(duì)導(dǎo)熱模型的影響大于對(duì)隔熱模型的影響。
展開 保溫箱內(nèi)輻射熱引發(fā)物體溫升和變形的數(shù)值仿真 ￥800
<p>本案例建立了一立方體結(jié)構(gòu)的保溫箱，通過保溫箱內(nèi)壁的熱輻射作用，引發(fā)了保溫箱內(nèi)放置物體的溫度升高，由于物體內(nèi)產(chǎn)生了溫差，又引發(fā)了物體本身的熱膨脹變形效應(yīng)。采用COMSOL軟件仿真了以上這一物理過程，仿真結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/40bb42db33a044779e4d79e69c40fe87.gif" alt="Untitled輻射-溫度.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>輻射熱導(dǎo)致物體溫度升高</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4aee65b6bcb04ded8636b536c676f2ac.gif" alt="Untitled輻射-變形.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>輻射熱引發(fā)物體變形</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流合作</p>
展開 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電磁波來傳遞能量（熱量，其實(shí)就是溫度的高低）。說人話就是物體放在那里就會(huì)通過輻射傳遞熱量，當(dāng)然一般我們見到的都是兩種或者三種方式的熱量傳遞過程。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，來說輻射模型，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。
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展開 
abaqus輻射熱分析（面與面之間的輻射） ￥20
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abaqus輻射熱分析，面與面之間的輻射。
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)移的過程；熱對(duì)流是熱量通過流動(dòng)介質(zhì)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(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 熱仿真介紹、學(xué)習(xí)步驟講解及散熱仿真軟件Icepack和Flotherm的對(duì)比分析（含176講零基礎(chǔ)視頻教程）
在現(xiàn)代科技的高速發(fā)展中，熱設(shè)計(jì)與散熱仿真成為了許多工程師日常工作中必不可少的一項(xiàng)任務(wù)。在面對(duì)愈發(fā)復(fù)雜的產(chǎn)品和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，如何確保散熱效果的高效與可靠性，成為了每個(gè)工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。
本文將介紹一些熱仿真學(xué)習(xí)方法，并深入探討Ansys Icepak和Flotherm兩款熱仿真軟件的特點(diǎn)和應(yīng)用，幫助您更好地應(yīng)對(duì)熱設(shè)計(jì)和散熱仿真挑戰(zhàn)。
（??：8月20日技術(shù)鄰特邀陳繼良老師，給大家?guī)硪粓?chǎng)關(guān)于熱設(shè)計(jì)速成攻略的免費(fèi)干貨直播，詳細(xì)信息點(diǎn)擊下方卡片即可詳細(xì)了解）
1小時(shí)帶你揭秘熱設(shè)計(jì)如何速成
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熱仿真是什么？有哪些分類？
熱仿真是一種通過建立數(shù)學(xué)模型來模擬物體或系統(tǒng)的熱行為的技術(shù)。這種技術(shù)能夠幫助工程師更好地理解和預(yù)測(cè)熱現(xiàn)象，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)工程方案。在不同的工程領(lǐng)域中，熱仿真有著各種分類及應(yīng)用。
熱傳導(dǎo)仿真：?主要研究物體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)過程，?通過建立連續(xù)介質(zhì)模型和傳熱方程，?預(yù)測(cè)材料的溫度分布和傳熱速率。?這種仿真常用于電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)、?材料熱性能評(píng)估和熱交換設(shè)備的優(yōu)化。?
流體流動(dòng)仿真：?主要研究液體或氣體在不同條件下的熱行為，?通過建立流場(chǎng)模型和流體力學(xué)方程，?模擬流體流動(dòng)和傳熱過程，?預(yù)測(cè)溫度分布、?熱傳導(dǎo)及對(duì)周圍環(huán)境的影響。?這種仿真常用于汽車工程中的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、?空氣流動(dòng)優(yōu)化和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。?
熱輻射仿真：?主要研究物體通過輻射傳熱的過程，?通過建立輻射傳熱模型和輻射傳熱方程，?模擬物體的輻射行為和輻射熱傳遞。?這種仿真常用于建筑設(shè)計(jì)中的太陽能熱利用、?能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和光學(xué)器件研發(fā)。?
展開 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加熱的過程，和環(huán)境溫度38時(shí)fin部件的冷卻過程。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（加熱過程），step-3時(shí)改為38（冷卻過程）。
展開 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）。間歇性放熱是通過用浸水剪刀切割黑色部分（稱為閥門）來實(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 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。
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實(shí)心球熱輻射分析
1.問題描述
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)沒有對(duì)流換熱）熱輻射降溫的過程。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。
來源：DeepFEA
展開 
abaqus輻射換熱模擬過程詳解 ￥99
之前 發(fā)表過一個(gè)輻射換熱的帖子，很多小伙伴沒有很明白，現(xiàn)在我以視頻的方式向大家說明下具體詳細(xì)做法,后邊附加工程文件inp供大家參考學(xué)習(xí)。
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 ansys輻射熱傳遞綜合實(shí)例
輻射熱傳遞綜合實(shí)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
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
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