輻射散熱
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
輻射散熱的視頻教程
FLOEFD熱仿真入門系統教程
1、初步了解熱設計和熱仿真的應用技術領域； 2、介紹基本的熱傳導、熱對流、熱輻射散熱理論； 3、了解FLOEFD熱仿真軟件安裝操作； 4、了解FLOEFD熱仿真基本常用件操作界面介紹； 5、了解FLOEFD熱仿真模型檢查的基本操作； 6、了解FLOEFD熱仿真創建向導的基本操作； 7、了解FLOEFD熱仿真計算域的設置方法
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輻射散熱的實例教程
表面處理對散熱的影響
材料表面處理不同，表面的輻射率也會不同，導致 輻射散熱能力也會不同。 鋁導電氧化、鋁陽極氧化、鋁表面噴塑噴漆，這些 表面處理對輻射散熱到底有怎樣的影響。
對同樣形狀的不同表面進行實驗，如下所示：
鋁塊+粗糙表面
鋁塊+光滑表面、
鋁 塊+導電氧化、
鋁塊+本色陽極氧化、
鋁塊+亮黑陽極氧 化、
鋁塊+噴砂無光黑色陽極氧化、
鋁塊+白色噴塑、
鋁 塊+黑色噴塑、
不銹鋼塊光滑表面
散熱實驗，得出不同表面處理對輻射散熱的影響。
實驗數據如表：
結論：
黑色陽極氧化（包括亮黑或和無光兩種）和黑色、白色噴塑的散熱塊的表面輻射率最高，約為 0.85， 表面輻射散熱能力最強；
本色陽極氧化其次；
然后為不銹鋼表面；
表面輻射散熱能力最差的為導電氧化和鋁光滑表面以及粗糙表面。
下面是其它書本的數據：設計時可作為參考
來源于表面處理對散熱的影響 (baidu.com)
展開 熱量傳遞主要有三種方式：熱傳導、熱對流和熱輻射。傳導和對流都離不開介質，在太空這種接近真空環境中就失效了。因此，太空中只能靠熱輻射。只要讓熱的氣體流過輻射散熱器，氣體把熱量給散熱器，然后散熱器把熱量全部輻射給太空，氣體就變涼了。
801所研發的閉式布雷頓熱電轉換系統的輻射散熱器長什么樣，我也不知道，網上也沒查到相關資料，所以就幻想建了個模型。
輻射散熱器的外壁是通過壁面把熱量輻射出去，里面的芯是氣體流動的區域，外邊圓的是宇宙。用智能熱流體仿真軟件AICFD算算它的輻射換熱能力怎么樣。仿真所使用的計算機參數（環境）是： 處理器：i7-12700 2.10GHz，內存：32GB，操作系統：windows 11家庭中文版。
1. 打開AICFD軟件，新建工程，導入模型；
2. 設置求解模型，穩態、不可壓；
3. 賦予換熱器外壁和宇宙材料屬性。注意，宇宙雖然接近真空，實際也有一些非常稀薄的氣體，所以設置的時候就把它的氣體密度設置得特別小，比如0.0001；
4. 設置換熱器外壁和宇宙外緣的邊界條件，一階迎風、格林高斯等；
5. 設置求解器的啟停條件，輻射換熱沒有流動傳熱現象復雜，所以算1000步差不多了。
全都設置好了，計算已經收斂，輻射強度云圖顯示自散熱器外壁到宇宙環境逐漸減弱，輻射功率是100.936W。801所研制的系統中散熱器的散熱能力不知道是什么樣的一個量級，但原理和散熱方式大概就是這樣子。
展開 Flotherm輻射參數設置解析
Flotherm軟件中的三個參數為：不對外輻射（Non-Radiating）、整個面只作為一個輻射面（Single Radiating）、將一個面分解成多個子面作為輻射面（Sub-divided Radiating）。
①Single Radiating：是將Part的這個面作為輻射面，面上溫度參數取的是該面上溫度的平均值，當你的Part表面較小或者面上溫度梯度較小時，可以采用這種，否則取整個大面的溫度平均來作為輻射溫度，輻射計算就會比較粗糙,誤差相對較大。
②Sub-divided Radiating：則是將Part表面分解成若干個小面，每個小面作為一個輻射面，面上參考溫度取的是該小面上的平均溫度，小面的尺寸越小，輻射面上的參考溫度就越準確，輻射分析就越精確，同樣占用資源也越多。
③Subdivided Surface Tolerance ：只有在選擇了Sub-divided Radiating才會被激活，該值用來作為上述輻射小面的一個邊長，目的是為了保證輻射小面始終不會小于所劃分的網格，這樣輻射溫度可以取這個網格內的溫度或者是這幾個網格內溫度的平均值）。
④Minimum Area Considered ：定義作為輻射面的最小值，這個值不能太大，否則，如果你的Part的表面面積小于這個值的話，該面將自動以Non-Radiating處理。
PS.
如果你選擇的是Single Radiating的話，只需要設置一個比你Part任何面面積都小的值給Minimum Area Considered 就行，軟件計算輻射時會很快。
展開 散熱冷板散熱翅片設計不僅要考慮發熱損耗所必需的散熱面積，還需要結合風機位置和風道流向，合理設計翅片分布與翅片間隙，以保證風道順暢，控制合理的風阻值。
圖5 典型功耗下主要功率器件核心溫度曲線圖
此外，為提高散熱冷板輻射散熱能力，冷板采用鋁合金2A12材料，外表面采用黑色陽極氧化處理Et·AS·CL(BK）提高材料表面黑度，表面黑度εH：≥0.87±0.02，從而實現最大限度利用輻射散熱的設計目的。
4 熱仿真分析
根據以上散熱設計方案，進行熱仿真驗證，設置環境溫度55℃，控制環境風速以模擬用戶機箱的條件，板卡模塊在典型功耗145 W工作狀態下，仿真結果如圖4、圖5所示。
圖6 最大功耗下板卡模塊整體熱仿真云圖
圖7 最大功耗下主要功率器件核心溫度曲線圖
由仿真結果可知，當流經板卡模塊的最小風速不小于4 m/s時，模塊上的最高溫度點出現在FPGA1芯片核心，約為99℃，CPU核心溫度約93℃，除FPGA、CPU芯片外其余所有芯片核心溫度均小于85℃，能夠保證在其結溫之下工作，滿足正常使用要求，因此，在典型功耗狀態下，當風冷環境的風速不小于4 m/s時，板卡模塊的散熱設計可滿足要求。
板卡模塊在185 W的最大功耗工作狀態下，其熱仿真結果如圖6、圖7所示。
由仿真結果可知，當流經模塊的最小風速不小于7 m/s時，模塊上的最高溫度點出現在FPGA1芯片核心，約為99.9℃，CPU核心溫度約92℃，除FPGA、CPU芯片外其余所有芯片核心溫度均小于85℃，能夠保證在其結溫之下工作，滿足正常使用要求，因此，在最大功耗狀態下，當風冷環境的風速不小于7 m/s時，板卡模塊的散熱設計可滿足要求。
展開 作者：楠胖
來源：本文為楠流坊原創作品，上海安世亞太授權轉載
1. 啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2022→Fluid Dynamics→Fluent 2022命令，啟動Fluent 2022。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
2. 定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板，Solver中Time選擇Steady。勾選Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。
3. 設置材料
單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water-liquid單擊Copy按鈕確認。
4. 設置能量方程
在模型設定面板，激活能量方程。
5. 設置湍流模型
在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Models對話框，勾選Realizable k-epsilon模型。
6. 設置邊界條件
（1）單擊主菜單中Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。
（2）在邊界條件面板中，設置inlet的參數如下圖所示。
（3）設置wall-fluid_domain的參數如下圖所示。
（4）設置wall-solid_fin的參數如下圖所示。
7. 設置交界面
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雖然海拔高度增加，對流散熱減少，但輻射散熱會增加，也就是說在極高的海拔高度中，輻射散熱是主要的散熱方式。
3.
散熱蓋板的水冷散熱分析11個月前
散熱片由鋁合金板切割而成，表面經過陽極處理，可增加熱輻射性能從而提高散熱片散熱效能。
相對下吹式散熱設計，側吹的散熱片由于氣流可吹過鰭片，而且流阻較小，因而采用高且密的鰭片配合頂端加蓋設計以防止氣流旁通。
在散熱蓋板內表面集成液冷流道緊貼發熱源，采用鋁鑲銅的流道設計快速帶走大量熱量，最終在散熱模組處釋放。
散熱機構效果圖如下。
而且即便得出在某種情況下人在濕空氣中對流散熱更多，但濕空氣中的熱傳導和熱輻射散熱少呀，所以綜合后，也很難得出在濕空氣中散熱是多還是少的結論。
研究到這里很頭疼，陷入僵局，如果前面實驗濕冷更冷的結論是對的，感覺并沒有找到有力的證據。
對于工商業儲能機柜，應用于戶外，需要考慮太陽輻射對散熱影響，本案例基于icepak建立仿真模型，包括詳細仿真設置步驟及仿真模型，可直接下載運行出結果。
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而只要你不光膀子，通過熱對流和熱輻射散熱的占比很低，所以衣服保暖與否主要看熱傳導。衡量熱傳導的關鍵參數叫導熱系數，越大，傳熱本領越強。炒菜的鐵鍋，把兒通常是木的，因為木材導熱系數只有鐵的1/400。
所以衣服要想保暖，它的導熱系數就要小。那么平常我們能接觸到的物質，誰的導熱系數最小呢？沒錯，就是眼前唾手可得的空氣，空氣導熱系數甚至還不到木材的五分之一。
本文致力于將傳熱分析后的應力/溫度結果與加上輻射散熱后的應力/溫度結果進行對比，探討熱力耦合分析進行輻射散熱的必要性。
只要讓熱的氣體流過輻射散熱器，氣體把熱量給散熱器，然后散熱器把熱量全部輻射給太空，氣體就變涼了。
801所研發的閉式布雷頓熱電轉換系統的輻射散熱器長什么樣，我也不知道，網上也沒查到相關資料，所以就幻想建了個模型。
輻射散熱器的外壁是通過壁面把熱量輻射出去，里面的芯是氣體流動的區域，外邊圓的是宇宙。用智能熱流體仿真軟件AICFD算算它的輻射換熱能力怎么樣。
物理場邊界條件
溫度場和流體場仿真需要設置相應的邊界條件，其中溫度場需要設置濕空氣、流入邊界溫度、流出邊界、熱源、熱通量以及輻射散熱邊界，流場設置入口和出口邊界，溫度場和流場之間的耦合關系為非等溫流。詳細物理場邊界條件及場路耦合模型設置如圖4所示。
圖4.
熱量耗散主要通過固體傳熱和自然對流，在絕緣層、SF6和外殼之間實現傳遞，最終向環境空氣進行對流和輻射散熱。
綜合以上考慮，可在Simdroid中建立電磁-固體傳熱-流體三場耦合模型，電磁場求解麥克斯韋方程以分析獲得熱源，基于傅里葉傳熱方程的固體傳熱和基于包含能量方程的納維-斯托克斯方程的流體模型耦合進行迭代分析，可得到設備整體的溫度分布。
2、全尺度熱仿真
可實現從封裝級、PCB級到系統級的全尺度建模；可支持跨尺度、曲面模型的正交網格剖分；可覆蓋自然輻射散熱、強制風冷、混合液冷、相變制冷、熱電制冷等豐富的散熱場景。
3、高效分析
耦合式CFD求解算法，具備更好的收斂性；自動計算合理的初始場、求解控制參數與收斂條件，簡化設置要求；結果可視化，自動統計器件的流動傳熱數據，迅速定位散熱瓶頸。
