干货 | ANSYS Workbench热辐射分析
因热的原因发出辐射的现象称为热辐射。热辐射是一个动态过程，不需要传热介质。任何物体只要温度高于绝对零度，就会不停地向外辐射能量。
物体之间相互辐射和吸收能量的过程称之为辐射散热。当物体温度处于平衡状态时，则它们之间辐射和吸收的能量相等，处于热的平衡状态。
工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射，系统中每个物体同时辐射并吸收热量，某物体的净热量传递符合斯蒂芬-玻尔兹曼方程：
式中，Q为该物体的热流率；ε为该物体的发射率；σ为黑体辐射常数；A1为物体参与辐射的表面的面积；F12为由辐射面1到辐射面2的形状系数；T1为辐射面1的绝对温度；T2为辐射面2的绝对温度。
本文以稳态热分析为例，详细讲解ANSYS Workbench热辐射分析流程，其项目流程图如图1所示，具体步骤如下所述。
启动ANSYS Workbench，添加Analysis Systems中的稳态热分析Steady-State Thermal。Step 2：导入几何模型
右击项目流程中的Geomrtry——>Import Geometry——>Browse，选择路径导入几何模型。
Step 3：生成几何模型
双击项目流程中的Geomrtry，进入DesignModeler界面，设置单位为mm，单击Generate显示几何体，关闭DesignModeler。
双击项目流程图中的Engineering Data，右击空白界面选择Engineering DataSources，点击欲添加材料后面的“+”号，也可以根据工程需要修改材料属性，重要的是热导率Thermal Conductivity。双击项目流程图中的Model，进入Mechanical界面，点击Mesh进行网格设置，建议采用映射网格划分方法（参见文章：干货 | ANSYS Workbench映射网格划分方法），网格疏密对结果影响不大。
Step 6：添加约束和载荷
单击模型树中的Steady-State Thermal，出现Environment工具栏，下方面板设置初始温度Initial Temperature（一般为22℃），并按以下操作添加辐射边界。(1) 命名参与辐射的点、线、面。右击Geometry下的任意零件（或者单击Model）——>Create NamedSelection——>视图区选择点、线、面——>点击Apply——>右击Selection——>Rename重命名。
(2) 对于面-环境辐射。选择辐射面Geometry，设置Correlation为To Ambient，辐射面发射率Emissivity，以及环境温度Ambient Temperature。(3) 对于面-面辐射。需要设置一对辐射对，即插入两个Radiation进行两次辐射设置，每次选择面-面辐射的单边辐射面Geometry，设置Correlation为SurfaceTo Surface、辐射面发射率Emissivity、辐射对Enclosure以及辐射对类型Enclosure Type。
(1) 右击Solution Information——>Insert——>Temperature，插入温度结果跟踪 器——>窗口选择跟踪的几何单元，下方参数面板中点击Geometry中的Apply。(2) 单击Solution，选择Thermal，添加Temperature（温度)、Total Heat Flux（热通量，也叫热流密度）等。
(3) 右击Solution ——>Probe——>添加反作用探测器Reaction——>下方设置窗口设置Location Method等，右击Solution选择Equivalent AllResults。
(4) 右击模型树中的Steady-State Thermal，点击Solve，求解模型。
(5) 点击模型树中Solution下的Temperature和Total Heat Flux，得到温度和热流量分布云图。点击Reaction Probe，检测点/线/面的热量流动情况。
