FLUENT太阳辐射模型应用简单案例
FLUENT自带了一个太阳辐射模型(solar load model),可以用来计算太阳光线进入计算域带来的辐照,其所谓光线追踪法(ray tracing approach)可以高效地将太阳辐射作为热源加入到计算域中。但是太阳辐射模型只能用于三维模型,可进行稳态或者瞬态求解,对于建筑的暖通负荷设计计算很实用。比如,要计算一个房间全天候的冷负荷情况,就可以引入该模型。今天,我们就以一个简单的三维房间做一个案例计算。 建立如下一个3m×3m×3m的房间,其中东侧有一个1.5m×1m的玻璃窗户,计算早上9点太阳光照到房间的效果。本案例仅仅求解太阳光线辐射和壁面辐射,暂不考虑对流传热,因此采用较粗的网格即可。 设置太阳辐照计算器,设置计算域所在的经纬度和时区、日期和时间,设置计算域的朝向,窗户一侧为东侧,其模型坐标为X轴,再设置一下北侧,坐标为Y轴。这样就确定了房间的位置以及和太阳光线的相对位置。 设置除了玻璃窗户之外的壁面边界条件,对流换热系数为10W/m2℃,外部温度26.85℃。辐射边界类型为不透明壁面,吸收率采用默认值。 设置玻璃窗户的辐射边界类型为半透明壁面,吸收率和透射率采用默认值。 需要注意的是,实际工程计算中,以上的边界条件和材料属性要根据实际情况设置。 首先,看一下各壁面的温度分布,这里重点观察底面以及玻璃窗户的情况以反映太阳光的照射。可以看到太阳光照射到底面之后引起的局部温度达到42.04℃,玻璃窗户的温度为32℃。这里由于没有考虑壁面之间的热辐射传热量,因此温度会偏高一些,为更加准确地模拟实际情况,除了计算空气对流之外,还可加入辐射模型,本案例从略。 计算一下各壁面的传热功率,总传热量为-1621W,负号表示传出计算域。 根据以上的传热量,也可以说明整个房间通过壁面接收的太阳辐射量为1621W(无源计算域,能量平衡),如下。 著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-07-05
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