Star-CCM辐射耦合仿真案例应用4讲:太阳能集热器与汽车前照灯辐射仿真

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本课适合哪些人学习:

1、学习仿真工程师;

2、学习辐射传热的工程师;

3、STAR-CCM 软件学习和应用者;

4、从事多种辐射传递分析的工程师;


你会得到什么:

1、学习STAR-CCM 计算流程;

2、掌握辐射分析流程;

3、能帮助用户掌握S2S表面辐射,蒙特卡洛表面光子法等多种应用场景;

4、解决辐射传热耦合的各种应用场景。


课程介绍:

STAR-CCM 辐射仿真

辐射具有以下特征

辐射光谱 

辐射传输求解的空间域 

辐射属性

要求解辐射问题:

n选择辐射模型。

n选择一个辐射传递模型。

n选择一个辐射光谱模型。


辐射和辐射传递模型

表面辐射交换表面辐射交换模拟仅考虑辐射和吸收表面,不考虑任何中间介质。在这些表面上,可以指定外部准直辐射源,如激光束。

1.表面至表面辐射 (S2S) — 使用视角因子(预先计算)来计算表面之间的辐射交换的确定性模型。视角因子计算的计算成本较高,但只需在模拟开始时计算一次(假设几何为静态),并且在每次迭代之后仅需求解线性方程组。此过程的计算效率较高,因此是大量应用的首选。注意,S2S 模型的精度取决于视角因子计算中使用的射线数量。

2.表面 Photon Monte Carlo (SPMC) — 用于通过光线跟踪来求解 RTE 的统计模型。SPMC 模型可以包含复杂的配置和辐射属性,如果模拟中使用足够数量的光子束,则可以提供高精度的基准质量求解。此模型还可用于折射,在 S2S 模型中不可用。对于组合模式热传递分析,通常需要 RTE 求解(如果不是在每次迭代时需要),并且所涉及的光线跟踪要求可能会导致 SPMC 计算成本偏高。

体积辐射交换体积辐射交换(也称为参与介质辐射)穿过可以吸收、发射或散射热辐射的介质。此类介质包括属于拉格朗日相的颗粒(使用颗粒辐射模型时)或碳烟等颗粒(使用碳烟排放模型时)

1.参与介质辐射 (DOM),使用离散坐标方法 该模型的主要参数为给定网格单元周围空间的角度表示精度。坐标的顺序指定此精度。 

2.参与介质(球体谐波)该模型以球体谐波函数表示介质中的辐射强度梯度。主求解器参数指定使用哪个函数。

辐射光谱模型

考虑辐射波长光谱的方式(以及可能的离散化方式)。辐射光谱模型包括:

用于波长无关辐射属性建模的灰体热辐射。

用于波长相关辐射属性建模的多波段热辐射。

用于燃烧模拟中建模的 k-分布热辐射

对于灰体热光谱模型,整个热波长域被视为一个整体,并且此单一光谱中的所有辐射属性均被视为不变。 

对于多波段热光谱模型,整个热光谱可以分为多个子光谱或光谱波段。对于每个子光谱,可以定义波段特定的属性。在辐射求解过程中,传递模型将应用于每个子光谱。总辐射传递是从各子光谱得到的求解之和。

对于与参与介质辐射(DOM 或球体谐波)一起使用的 k 分布光谱模型,光谱被重新排列成一个吸收系数的单调递增函数(相对于所考虑的光谱分数)。


辐射仿真案例

一、表面至表面辐射

几何.png

Scalar_Scene_1_image_00315.png

二、多波段表面至表面辐射-太阳能集热器

thermalInsulator_Scalar Scene 1.png


Scalar_Scene_1.gif


三、汽车前照灯辐射仿真

捕获.JPG

前照灯.gif

前照灯1.gif




课程相关图片:

  • 第1讲 辐射仿真介绍
  • 第2讲 表面至表面辐射
  • 第3讲 多波段表面至表面辐射-太阳能集热器
  • 第4讲 汽车前照灯辐射仿真
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首次发布时间:2023-08-12
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