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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。

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。

FLUXTOL：輻射熱通量收斂容差，默認(rèn)為0.0001。

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。

穩(wěn)態(tài)熱分析o 核心求解器為 ANSYS Mechanical，適合快速驗(yàn)證熱設(shè)計(jì)可行性，常作為瞬態(tài)或耦合分析的前置步驟。o 輻射僅支持表面輻射（角系數(shù)計(jì)算），無(wú)法考慮氣體介質(zhì)的輻射吸收 / 發(fā)射。2. 瞬態(tài)熱分析o 需設(shè)置合理時(shí)間步長(zhǎng)（如用自動(dòng)時(shí)間步控制收斂），避免溫度突變導(dǎo)致結(jié)果振蕩。o 支持材料熱導(dǎo)率、比熱容隨溫度變化，適配高溫合金、復(fù)合材料等非線性場(chǎng)景。

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。

輻射冷卻能夠以熱輻射的形式將地球的熱量傳遞到外太空，無(wú)需任何能量輸入的條件下，在日間通過(guò)最小化太陽(yáng)能吸收實(shí)現(xiàn)了低于環(huán)境溫度的降溫效果，這種零能高效的降溫方式為節(jié)能建筑、人體熱管理和太陽(yáng)能電池熱管理等領(lǐng)域的發(fā)展提供新的策略和機(jī)遇。在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發(fā)地將熱輻射散發(fā)到寒冷的外層空間的優(yōu)越能力而成為目前研究的焦點(diǎn)。

日間RC材料的亞環(huán)境冷卻能力源于其通過(guò)大氣透明窗口向寒冷的外層空間發(fā)射熱量(作為熱發(fā)射器)的能力，同時(shí)拒絕太陽(yáng)輻射(具有高太陽(yáng)反射率)。各種高效的熱輻射體已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，作為建筑和個(gè)人熱管理的日間RC材料。根據(jù)中紅外(MIR)波段的光譜響應(yīng)，這些熱發(fā)射體主要可分為非選擇性熱發(fā)射體和選擇性熱發(fā)射體。

紅外發(fā)射率（Emissivity,ε）作為表征材料表面熱輻射能力的核心物理參數(shù)（定義為物體在相同溫度下輻射能量與理想黑體輻射能量的比值，0≤ε≤1），其數(shù)值大小深刻影響著材料與外界環(huán)境的熱交換過(guò)程。這一參數(shù)并非固定不變，而是受材料成分、表面粗糙度、工作溫度及觀測(cè)波段等多種因素的綜合調(diào)控。

2 常規(guī)所遇的熱仿真設(shè)計(jì)重點(diǎn) 幾何模型處理及導(dǎo)入(Ansys Spaceclaim) 熱及流理論計(jì)算－導(dǎo)熱 (傳導(dǎo)熱，包含通過(guò)PCB組件及Trace的能量)－對(duì)流 (自然對(duì)流/強(qiáng)制對(duì)流，包含風(fēng)扇處理)－輻射 (吸收/散射/放射/反射/穿透，包含太陽(yáng)輻射效應(yīng)

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

<p>本案例建立了一立方體結(jié)構(gòu)的保溫箱，通過(guò)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)。

對(duì)球體施加10000W/m3 的內(nèi)部熱生成，用以表示發(fā)熱物體；然后在球體表面與太陽(yáng)能電池板上表面之間定義表面對(duì)表面輻射，使熱量通過(guò)輻射在這兩個(gè)表面之間傳遞，如圖2所示。發(fā)射率取值為0.7，假設(shè)太陽(yáng)能電池板頂部未覆蓋玻璃蓋板，該值可在0.7至0.95之間變化。環(huán)境溫度設(shè)為220°C。 圖2：內(nèi)部熱生成與輻射邊界條件6. 對(duì)于輻射問(wèn)題，設(shè)置子步有助于收斂。

02 成果掠影 近期，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所Xiong Pu團(tuán)隊(duì)充分利用MXene的特性，開(kāi)發(fā)了一種用于輻射加熱的Janus織物，通過(guò)調(diào)節(jié)織物的多波長(zhǎng)輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)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(diǎn)。在聚酰胺織物基底的一側(cè)涂上MXene層后，Janus織物通過(guò)抑制人體輻射能量損失，使模擬皮膚的溫度提高3.4℃。

、太陽(yáng)輻射、旋轉(zhuǎn)部件、濕度、污染物擴(kuò)散 結(jié)論 -流體仿真技術(shù)可以應(yīng)用在電機(jī)本體、散熱系統(tǒng)、控制器等設(shè)備的流動(dòng)、熱的相關(guān)設(shè)計(jì) 中 -流體仿真技術(shù)可以提供工程上可信的結(jié)果 -ANSYS提供了完善的產(chǎn)品方案來(lái)解決電機(jī)本體、散熱系統(tǒng)、控制器中的流動(dòng)、熱問(wèn)題 -ANSYS的產(chǎn)品方案可以將電磁、流動(dòng)、熱等多物理場(chǎng)統(tǒng)一在一個(gè)框架下解決

02成果掠影 香港城市大學(xué)于欣格/雷黨愿團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種通用的熱管理策略，通過(guò)使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過(guò)輻射和非輻射傳熱來(lái)冷卻皮膚電子設(shè)備中的溫度，從而實(shí)現(xiàn)大于56°C的溫度降低。USRI的輕質(zhì)和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設(shè)備集成。

圖1 天線布局仿真應(yīng)用 下面以汽車后視鏡天線為例，來(lái)看看如何利用Ansys HFSS SBR+算法進(jìn)行整車天線布局與輻射近場(chǎng)仿真評(píng)估。