ANSYS(热辐射第节).ppt

  1. 1、本文档共84页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
ANSYS(热辐射第节).ppt

5 热辐射分析 5 热辐射分析 5.1 热辐射分析简介 辐射是一种通过电磁波传递能量的方式。电磁波以光速传播且无需任何介质。热辐射仅为电磁波谱中的一小段。因为由于热辐射引起的热流与物体表面绝对温度的四次方成正比,因此热辐射分析是高度非线性的。 辐射热传递是通过电磁波传递热能的方法。热辐射的电磁波波长为0.1 到 100 mm。 不象其他热传递方式需要介质,辐射在真空中(如外层空间)效率最高。 对于半透明体(如玻璃), 辐射是三维实体现象,因为辐射从体中发散出。 对于不透明体,辐射主要是平面现象因为几乎所有内部辐射都被实体吸收了。 ANSYS 可以模拟不透明体间的辐射,所以我们将讨论范围限制在平面辐射现象上。 平面总发射率, ε是平面在所有方向使用所有波长发射热的能力。这是一个无量纲数值。 平面在所有方向用所有波长发射的总能量 (热流单位) 由施蒂芬-波斯曼定律确定: 平面可以理想化为散射或反射装置。散射装置会将辐射均匀反射到所有方向,而不管辐射源的方位: 通常情况下,平面可以被理想化为散射或反射面。反射平面会将辐射以近乎镜象的方式反射: 没有实际的平面是真正的散射或反射面。比较灰暗的平面接近散射面,高度抛光的平面接近反射面。 为了简化计算,平面的辐射特性可以在所有的波长和方向平均。因此,在散射和反射平面之间没有差别。 两平面间的辐射热传递与它们平面绝对温度差的四次方成正比: 1.黑体 黑体是理想化的平面,用来与实际平面进行比较。 黑体的特性: 黑体吸收所有的偶然辐射 (没有反射), 不管波长和方向。 黑体为纯粹的发射器。对于给定的波长和温度,没有平面比黑体发射更多的能量。 黑体是纯粹的散射发射器; 辐射在所有方向均一致。 因此,对于黑体: αB =εB = 1 .灰体 实际平面叫做“灰体”因为他们不象黑体。 3.ANSYS和辐射 ANSYS中关于辐射的重要假设和方法: ANSYS 认为辐射是平面现象,因此适合用不透明平面建模。 ANSYS 不直接计入平面反射率。考虑到效率,假设平面吸收率和发射率相等 (a = ε) 。因此,只有发射率特性需要在ANSYS辐射分析中定义。 ANSYS 不自动计入发射率的方向特性,也不允许发射率定义随波长变化。发射率可以在某些单元中定义为温度的函数。 4.形状因子 “形状因子”由相互辐射的两个平面(i和j)定义。它的定义是由于从一个平面(i)发射的辐射能偶然施加到另一个平面(j)上而得到。 两个平面的形状因子是面积,方向和距离的函数。 Ai、Aj表示表面I与表面J的面积,γ表示面单元dAi与面单元dAj之间的距离,θi表示面单元dAj的法线Nj与两面但与连线的夹角,Ni表示面单元dAi的法线;Nj表示面单元dAj的法线 角系数Fij具有以下特征: 与面距离的平方成反比; 与cosθi成正比,在θi=0时表面I辐射出最大的热量。 与cosθj成正比,在θj=0时表面I辐射出最大的热量。 若两表面彼此“看不见”(即cosθi=0且cosθj),则彼此的角系数等于0; 根据相互作何用原理,从任何平面发射的能量必须守恒,对于任意两表面均有AiFij= Aj Fji 热辐射计算方程: 两个表面之间的热辐射计算公式为: 上式中各参量的物理意义如下: Q:表面I的传热率 :Stefan-Bolzman常数 :有效热辐射率; :表面I的面积;、 :表面I与表面J的绝对温度值。 5.2 热辐射问题分析 ANSYS提供了三种方法分析热辐射问题: (1)用LINK31,辐射线单元,分析两个点或多对点之间的热辐射 (2)用表面效应单元SURF19 或SURF22,分析点对面的热辐射 (3)用AUX12,热辐射矩阵生成器,分析面与面之间的热辐射 以上三种方法既可用于稳态热分析,也可用于瞬态传热分析。 1.点-点问题 模拟两节点或多对节点的热辐射问题时,应使用热辐射线单元LINK31。LINK31作为两节点非线性单元可以计算两点之间因辐射引起的热交换。使用此单元需指明以下常数: 有效的辐射表面面积 角系数 辐射率 Stefan-bolzmann常数。 2.点-面问题 模拟点面之间的热辐射问题,通常采用表面效应单元-SURF151和SURF152。其中SURF151用于2D单元和SURF152用于3D单元。 表面效应单元利用实体表面的节点形成单元,并且直接覆盖在实体单元的表面。使用表面效应单元可以更 灵活的在实体表面施加热载荷。例如,热流密度与对流可以施加在同一外表面,但ANSYS在计算过程中仅读取最后施加的面载荷进行计算。为避免ANSYS只读取一种载荷,可以利用实体单元承受热流密度,而表面效应单元承受对流载荷。 SURF151 实

文档评论(0)

rewfdgd + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档