Fluent辐射传热模型理论以和相关设置Word格式文档下载.docx
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而FLUENT中T=aL,其中L为介质的特征长度，a为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收和散射引起的光强削弱系数）。
如果T=0,说明介质不参与辐射，和XX百科中的定义有出入。
但是所表达的意思是接近的，一个是前后辐射量的比值；
一个是变化量和入射辐射量的比值（根据Fluenthelp里的解释，
经过介质的辐射损失量=I*T,个人理解，按照此定义，T不可能大于1啊，矛盾。
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:
0//5.HeatTransfer//5.3.ModelingRadiation//5.3.2.RadiativeTransferEquation）。
该问题的解释为：
其实一点也不矛盾，如果Opticalthickness=1，就说明辐射在经过一定特征长度L
的介质后被完全吸收。
如果＞1，就说明辐射根本穿透不了特征长度L的介质，而被早早吸收完了。
打个
比方，Opticalthickness=10，说明辐射在经过L/10距离后已经被吸收（或散射）完。
其中a=aA+aS；
2、AbsorptionCoefficient（aA吸收系数，单位1/m，见图2-1）:
因为介质吸收而导致的辐射强
度在经过每单位长度介质后改变的量。
空气作为流体介质时，一般不吸收热辐射，该系数可近视设为0。
而当气体中水蒸气和CO2含量较高时，那对辐射的系数就不能忽略了。
3、ScatteringCoefficient（aS散射系数，单位1/m）:
因为介质散射而导致的辐射强度在经过每
单位长度介质后改变的量。
空气作为流体介质时，一般情况下，该系数可近视设为0。
对于含颗粒物的
流体，散射作用不容忽视。
4、RefractiveIndex（折射系数，无量纲量）：
介质中的光速和真空中的光速之比。
如是空气，可
近视设为1（默认值）。
一般对于具有方向性的辐射源问题，比如LED发光或激光等光学传热问题，辐射
在经过水以及玻璃等透明介质时，需要设置该参数。
一般情况，热辐射在计算域中是往各个方向辐射的，
各项同性，没有方向性，该参数设为1即可。
图2-1介质的辐射相关参数设置
5、DiffuseReflection（漫反射）：
辐射到不透明固体表面的能量，一部分被固体吸收，另一部分被反射，其中反射分为镜面反射和漫反射。
6、SpecularReflection（镜面反射）：
7、InternalEmissivity（内部发射率）：
处于计算域中的couplewall，solid和fluidzone或
者solid和solidzone或者fluid和fluidzone之间的辐射率。
8、ExternalEmissivity（外部发射率）：
处于计算边界上wall，外部环境和wall之间的辐射率。
对于基于灰体辐射假设的计算，灰体辐射率不随波长变化，灰体辐射率=吸收率；
9、ThetaDivisionandPhiDivision:
设置为2，可作为初步估算；
为了得到更为准确的结果，最少设置成3，甚至为5，Fluent13.0默认值为4。
10、ThetaPixelsandPhiPixels:
对于灰体辐射，默认值1*1足够了；
但是对于涉及到对称面、
周期性边界、镜面反射、半透明边界时，需设置为3*3；
2.2FLUEN辐射模型介绍：
Fluent中有五种辐射计算模型，各个模型的使用范围以及其优缺点分别为：
1、DTRM模型：
优势：
模型相对简单，可以通过增加射线数量来提高计算精度，适用于光学深度范围非常广的各种辐射问题。
限制：
1）模型假设所有面都是漫反射，意味着辐射的反射相对于入射角是各项同性的，无镜面反射。
2）忽略散射作用。
3）灰体辐射假设。
4）使用大数目射线求解问题，非常耗费CPU资源。
5）和非一致网格（non-conformalinterface）、滑移网格（slidingmesh）不能一起使用,
不能用并行计算。
2、P1模型；
相比DTRM莫型，P1模型耗费自己资源更少，并且考虑了散射作用；
对于光学深度较大的燃
烧模型，P1模型更稳定。
P1模型使用曲线中uobiao比较容易处理复杂几何的辐射问题。
1）假设所有面都是漫反射，和DTRM相同。
2）使用与灰体和非灰体辐射问题。
3）如果光学深度很小时，模型计算精度取决于几何的复杂性。
4）对于局部热源以及散热片问题，该模型会夸大辐射传热量。
3、Rossland模型：
相对P1模型。
它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P1模型耗资源要少。
只能用于光学深度比较大的情况，推荐用于光学深度大于3的情况；
不能用于密度求解器，
只能用于压力求解器。
4、Surface-to-Surface（S2S）辐射模型；
非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题，（如航天器、太阳能搜集系统、辐射供热装置等）
1）所有面都是漫反射。
2）灰体辐射假设。
3）在表面增加时，耗费计算资源大幅增加。
4）不能用于介质参与的辐射问题（participatingradiation）。
5）不能和周期性边界、对称边界、非一致网格交界面、网格自适应一起使用。
5、DO模型
适用于所有光学深度范围的辐射问题；
既能求解S2S的无介质封闭区域问题，也能求解介质
参与的辐射问题。
适用于灰体、非灰体、漫反射、镜面反射以及半透明介质的辐射。
2.3辐射模型适用范围总结
DTRM和DO模型几乎可适用于所有光学深度问题，相比之下，DO模型的范围更广。
光学深度＞1，可用P1和Rossland模型；
而＞3时，Rossland模型比较合适。
对于光学深度＜1的问题，只能用DTRM和DO模型。
S2S适用于光学深度为0的问题，即流体介质不参与辐射的问题。
总结：
一般关于空气对流辐射的问题，属于光学深度=0的问题，因此可使用DTRMS2SDO模型,
在ICEPAK解决辐射问题就有这三个模型的选项（在13.0版本中才加入DTRM和DO模型）。
3Fluent实际案例操作
从简单的2Dcase入手，在实际操作中真正搞清楚emissivity和absorptioncoefficient的含
义，以及Fluent中solid和fluidzone之间的辐射传热机理。
3.1Case1-测试externalemissivity使用DO模型计算-2D模型
2D模型，直径2m,externalradiationtemperature400K
，圆形为solid，恒温300K
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图3-1温度场分布图
图3-2辐射换热设置
设置externalemissivity1，计算出外界对wall辐射传热功率为6230.3188W,根据理论公式计算:
Pra=5.67e-8*1*3.14*2*（400A4-300A4）=6231W
仿真结果和理论计算非常接近。
将externalemissivity设成0.5，计算出辐射传热功率为3114.6W。
改变internalemissivity
的值，计算值不变。
从以上仿真结果可知:
1、2.1小结的第八点externalemissivity的解释是正确的，辐射传热基于灰体假设，辐射系数等
于吸收系数。
使用D（模型计算-2D模型
1）Solid（Al）-solid（Steel）-solid
（Al）-case
Internalemissivity
Externalemissivity
i）InternalsolidFixtemperature=400
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图3-4温度分布以及换热量
图3-3从里到外Solid（Al）-solid（Steel）-solid（Al）
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图3-5温度分布以及换热量
从图4、5可知，上下两张图的温度分布非常相近，上图中温度稍高，而zone之间的换热量存在差
异，将internalemissivity改为0,代表两个不同材料的zone之间辐射传热量为零，因此总传热量从
5555W降低至5055W可知，Fluent中认为紧密相连的两个solidzone（存在couplewall）之间是存
在辐射传热的（也可设置为无辐射传热），相当于实际情况中的两个物体的接触面，只不过在Fluent中
未设置接触热阻。
实际情况中有接触热阻，有辐射传热；
Fluent中无接触热阻，有辐射传热。
用
Fluent—般不进行涉及接触热阻细节的仿真。
2）Solid（Al）-fluid（air）-solid（Al），nogravity-case
i），externalemissivtiy=1
；
internalemissivtiy=1
，fluid的absorptioncoefficient=0
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图3-6温度分布以及换热量
中心400K的solid往externalsolid的辐射传热功率为:
Pra=5.67e-8*1*3.14*1*（400A4-335A）=2315W和fluentreprot值2333W（包含了空气热传导的
功率）比较接近；
ii）internalemissivtiy=0，fluid的absorptioncoefficient=0；
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图3-7温度分布以及换热量
将internalemissivtiy=0
后，传热功率下降为21W说明无辐射换热时，仅靠空气导热的传热功
率非常小。
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图3-8温度分布以及换热量
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图3-9温度分布以及换热量
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图3-10温度分布以及换热量
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图3-11温度分布以及换热量
3.3仿真结论
从以上仿真结果，可以得出以下结论:
1、2.1小结的internalemissivity
以及externalemissivity的解释是正确的。
2、air的absorptioncoefficient
的默认值=0，代表air不吸收辐射，即不参与辐射。
3、solid的absorptioncoefficient
的默认值=0,代表solid吸收辐射，并且absorption
coefficient为无穷大，辐射被固体表面直接吸收。
辐射系数可设置。
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