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

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

二、多波段表面至表面辐射-太阳能集热器

三、汽车前照灯辐射仿真

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