midas CFD之辐射换热
辐射换热
Radiation Heat Transfer
如上图；传热是将能量从温度较高的地方转移到温度较低的地方。热传递通过热传导、热对流和热辐射进行。
热传导：有温度不同的质点在热运动中引起的，在固体，液体，气体中均能产生。单纯的导热仅能在密实的固体中发生。
热对流：对流式由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而传递热能。包括自然对流换热，受迫对流换热。
热辐射：过程中伴随形式能量转化；传播不需要任何中间介质；凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论他们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。
辐射换热（radiation heat transfer）是指两个温度不同且互不接触的物体之间通过电磁波进行的换热过程，这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递是传热学的重要研究内容之一，自然界中的各个物体都在不停地向空间散发出辐射热，同时又在不停地吸收其他物体散发出的辐射热。
辐射换热是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式
辐射换热分析是根据放置在物体之间的介质是否吸收(absorption)、发射(emission)和散射能量(scattering)来分类的。本文主要不考虑介质影响的表面对表面(surface-to-surface)辐射模型。
midas NFX CFD的辐射条件分为空腔辐射条件(cavity radiation)和辐射边界条件。空腔辐射条件是分析封闭空间内表面之间辐射传热的条件，辐射边界条件是假设特定温度下的外部空气为黑体来分析辐射传热的条件。
所有绝对温度大于0摄氏度的物体即使在没有介质的情况下也以电磁波的形式交换能量，这称为辐射换热。辐射是一种体积现象，因为它发生在任何有温度的物体中。然而，在辐射能不能穿透的固体中，辐射被认为是一种表面现象。根据 Stefan-Boltzmann 定律，绝对温度为 Ts的物体表面 As 发出的热量表示为：
当对象的温度和波长相同时,物体表面的辐射率和吸收率会相同。因此,辐射率高是指温度相对较高时辐射能量放射得较好,温度相对较低时辐射能量吸收得较好。放射率在非金属时为0.85~0.97左右，在金属的情况下为0.2以下，但取决于表面状态。
低温时，辐射产生的热量传递较小，故不考虑辐射。一般来说,与热传导或热对流相比,热辐射主要考虑在上百℃以上的范围内。
空腔辐射又称外壳辐射(enclosure radiation),是一种分析封闭空间内表面之间的辐射传热的模型，计算每个表面辐射角系数(视角因子view factor)来求解辐射度(radiosity)方程
各表面辐射的热通量可如下式显示
使用空腔辐射的剩余表面，入射在表面 k 上的热通量可以总结为以下等式
角系数（视角因子）的计算法分为直接积分法、射线追踪法(ray tracing method)和半立方体法(hemicube method),midas NFX CFD同时半立方体法和直接积分法,将误差最小化。
角系数的计算是表面数增加n倍，计算量增加n²倍，需要大量计算时间。当相邻曲面的法线之间的角度小于或等于20° 时，midas NFX CFD 提供了一个函数，通过将曲面分组到用户输入的最大数量来计算角系数（视角因子）。此时，面积平均值被用作作用在聚集表面上的温度。
如下式所示：
辐射边界条件
辐射边界条件使用表面发射率、吸收率和视角因子值求解辐射换热。因此，作用在表面 K 上的辐射热通量定义为下式，可用于将外部空气假定为黑体的辐射换热分析。
因篇幅有限，操作例题后期呈现给大家。
应用案例一篇分享给大家
