Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
FLUENT中五种辐射模型的详细计算对比
图中一个边长为L=1m的正方形箱体，右墙温度2000K，左墙温度1000K，上下墙绝热，重力向下，由于热重力引起密度梯度所以发展为浮力流。
箱体中的介质被认为是具有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收而减弱，同时因存在介质散射而增强。
自然对流分为三步进行，有两种设置方法。
第一步：设置工作条件（工作压力101325Pa、勾选重力加速度-6.9e-5（负号表示方向沿Y轴向下）、工作温度T f=(1000+2000)/2=1500K）。
第二步：对材料密度进行选择时有两种情况（1）选择idea-gas为理想气体模型，其密度满足理想气体状态方程，标准状态下P0=101325Pa、T0=15℃时，密度为理想气体标准密度为1.225kg/m3（2）选择Boussinesq为非理想气体，需要根据实际气体设置密度。
第三部：设置自然对流其它参数，比热C p=11030J/kg/K，热导率15.309W/m/K，粘度10-3m/s2，热膨胀系数1e-5K-1，吸收系数0、0.2、5m-1，散射系数目前不考虑。
一、网格划分建立边长为1的正方形，对面和边线进行命名。
全局面网格设置最大网格尺寸为0.2，表示网格最大边长为0.2，设置网格类型为四边形网格。
设置线网格尺寸时有三种类型，普通、动态、复制，生成规律则有很多种（BiGometric、Uniform、Geometric1、Geometric2等），这些生成规律涉及到线上起始点与终止点的关系，所以在由点生成线时，相互平行的线，生成应当方向一致（从上到下或从左到右），在生成线网格时的方向才会相同。
这里我们选用动态类型，生成规律为Biometric，每条边上节点数为50个，比例为1.2。
二、参数设置1.选择默认求解器Scale可以设定模型的单位，默认为m，可以比例缩小或放大。
求解器类型为基于压力变化、绝对速度、稳态、2D平面求解器。
2D Space选择为Axisymetric时，求解的是轴对称的圆柱坐标系统，注意ICEM中画图时，对称轴必须放置在X轴上。
辐射和对流模型Fluent参数设置
辐射和对流模型Fluent 参数设置1.读入***.mesh 文件，并对网格文件进行进行检查，Grid →cheek，主要看最小体积和最小面积不能为负，之后进行刻度转换， Grid→ scale，在 Gmbit 里面建模默认尺寸为米，与实际尺寸之间要进行转化，如下图：2.选择求解器， Define →Models→sover ⋯⋯根据情况选择，如上图：接着选择辐射模型， Define →Models→Radiation ，如下图，当 Radiation Model面板上点击ok 时，会出现一个信息提示框，告诉你新的材料物性被添加了，你将在后面设置物性参数，因此现在只需单击ok 确认这个信息即可，如下图：注意：当你激活辐射模型后，Fluent会自动打开能量求解器，如下图：不用再 Define →Models→Energy⋯⋯3.设置流体粘性，由于模型中空气流速比较大，设成双方程模型：如下图：4.设置操作条件，此模型此有流体，属有重力情况， Define → Operating Conditions ，选中Gravity.Y 方向加速度设置为 -9.8m / s2,击确定。
OK设置工作温度，在后面要激活的Boussinesq model 要用到，（Boussinesq model：只考虑温度变化而忽略压强变化引起的密度变化叫做Boussinesq 假设）5.定义材料并设置其物理属性Define→Material ⋯⋯先定义空气物性，要定义成有浮力的，取Boussinesq选项。
Density=1.165 kg / m3，C p1005 j / kg kThermal Conductivity=0.0267 w / m k， Material Type： fluid ；Thermal Expansion Coefficient =0.0033 1 / k。
通过滚动条使先前面板中不可见的物性显示出来。
在Scattering Coefficient 和Scattering Phase Function中保持默认值，在要解决的问题中不涉及到散射问题；设定热扩散系数（用boussinesq 模型时）为 1e-5K -1 。
FLUENT中的辐射模型
1、FLUENT中需要考虑热辐射的情况（1）火焰辐射热传递（2）表面对表面的辐射加热或冷却（3）辐射、对流和导热耦合传热（4）HVAC应用中透过窗户的热辐射，以及汽车工业中车厢内的模拟（5）玻璃加工、玻璃纤维拉拔及陶瓷加工过程中的辐射2、FLUENT中的辐射模型主要有5种辐射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型3、DTRM模型的优势及限制优势：（1）模型较为简单（2）可以通过增加射线数量来提高计算精度（3）可以用于光学深度非常广的情况下。
限制：（1）假定所有表面都是散射的。
意味着表面的入射辐射是关于入射角各向同性反射的。
（2）不包括散射效应。
（3）基于灰体辐射假定。
（4）对于大数目的射线问题，非常耗费CPU 时间。
（5）不能与非共形交界面或滑移网格同时使用。
（6）不能用于并行计算中。
4、P1模型的优势及限制优势：（1）辐射模型为一个扩散方程，求解需要较少的CPU时间。
（2）考虑了扩散效应。
（3）对于光学深度比较大（如燃烧应用中），P-1模型表现非常好。
（4）P-1模型使用曲线坐标很容易处理复杂几何限制：（1）假定所有的表面均为散射。
（2）基于灰体辐射假定。
（3）在光学深度很小时，可能会丧失精度。
（4）倾向于预测局部热源或接收器的辐射通量。
5、Rosseland辐射模型的优势及限制优势：相对于P-1模型，它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P-1模型计算要快，且更节省内存。
限制：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的情况下；不能用于密度基求解器。
6、DO模型的优势及限制DO模型能够求解所有光学深度区间的辐射问题；能求解燃烧问题中的面对面辐射问题，内存和计算开销都比较适中。
DO模型能用于计算半透明介质辐射。
7、S2S辐射模型非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题（如航天器的排热系统、太阳能收集系统、辐射供热装置等）。
限制：（1）假定所有表面均为散射的。
辐射和对流模型Fluent参数设置
辐射和对流模型Fluent参数设置1.读入***.mesh文件，并对网格文件进行进行检查，Grid→cheek，主要看最小体积和最小面积不能为负，之后进行刻度转换，Grid→scale，在Gmbit 里面建模默认尺寸为米，与实际尺寸之间要进行转化，如下图：2.选择求解器，Define→Models→sover……根据情况选择，如上图：接着选择辐射模型，Define→Models→Radiation，如下图，当Radiation Model面板上点击ok时，会出现一个信息提示框，告诉你新的材料物性被添加了，你将在后面设置物性参数，因此现在只需单击ok确认这个信息即可，如下图：注意：当你激活辐射模型后，Fluent会自动打开能量求解器，如下图：不用再Define→Models→Energy……3.设置流体粘性，由于模型中空气流速比较大，设成双方程模型：如下图：4.设置操作条件，此模型此有流体，属有重力情况，Define→Operating Conditions，选中Gravity.Y方向加速度设置为-9.8 2m,击OK确定。
/s设置工作温度，在后面要激活的Boussinesq model要用到，（Boussinesq model：考虑温度变化而忽略压强变化引起的密度变化叫做Boussinesq 假设）5. 定义材料并设置其物理属性 Define →Material ……先定义空气物性，要定义成有浮力的，取Boussinesq 选项。
Density=1.1653/m kg ，()k kg j C p ⋅=/1005Thermal Conductivity=0.0267()k m w ⋅/，Material Type ：fluid ； Thermal Expansion Coefficient =0.0033()k /1。
通过滚动条使先前面板中不可见的物性显示出来。
在Scattering Coefficient 和Scattering Phase Function 中保持默认值，在要解决的问题中不涉及到散射问题；设定热扩散系数（用boussinesq 模型时）为1e-5K -1。
Fluent辐射传热模型理论以和相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1 概述 (2)2 基础理论 (2)2.1 专业术语解释： (2)2.2 FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3 辐射模型适用范围总结 (4)3 Fluent实际案例操作 (5)3.1 Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2 Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3 仿真结论 (10)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为 I ，透射的辐射强度为 e，则 T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α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，和百度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Fluent help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。
FLUENT中的辐射模型
1、FLUENT中需要考虑热辐射的情况（1）火焰辐射热传递（2）表面对表面的辐射加热或冷却（3）辐射、对流和导热耦合传热（4）HVAC应用中透过窗户的热辐射，以及汽车工业中车厢内的模拟（5）玻璃加工、玻璃纤维拉拔及陶瓷加工过程中的辐射2、FLUENT中的辐射模型主要有5种辐射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型3、DTRM模型的优势及限制优势：（1）模型较为简单（2）可以通过增加射线数量来提高计算精度（3）可以用于光学深度非常广的情况下。
限制：（1）假定所有表面都是散射的。
意味着表面的入射辐射是关于入射角各向同性反射的。
（2）不包括散射效应。
（3）基于灰体辐射假定。
（4）对于大数目的射线问题，非常耗费CPU 时间。
（5）不能与非共形交界面或滑移网格同时使用。
（6）不能用于并行计算中。
4、P1模型的优势及限制优势：（1）辐射模型为一个扩散方程，求解需要较少的CPU时间。
（2）考虑了扩散效应。
（3）对于光学深度比较大（如燃烧应用中），P-1模型表现非常好。
（4）P-1模型使用曲线坐标很容易处理复杂几何限制：（1）假定所有的表面均为散射。
（2）基于灰体辐射假定。
（3）在光学深度很小时，可能会丧失精度。
（4）倾向于预测局部热源或接收器的辐射通量。
5、Rosseland辐射模型的优势及限制优势：相对于P-1模型，它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P-1模型计算要快，且更节省内存。
限制：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的情况下；不能用于密度基求解器。
6、DO模型的优势及限制DO模型能够求解所有光学深度区间的辐射问题；能求解燃烧问题中的面对面辐射问题，内存和计算开销都比较适中。
DO模型能用于计算半透明介质辐射。
7、S2S辐射模型非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题（如航天器的排热系统、太阳能收集系统、辐射供热装置等）。
限制：（1）假定所有表面均为散射的。
fluent辐射s2s算例
fluent辐射s2s算例Fluent辐射S2S算例引言：Fluent是一种广泛应用于工程领域的计算流体力学（CFD）软件，它能够模拟流体力学问题，解决空气动力学、燃烧和传热等复杂的物理现象。
本文将以一个辐射传热的S2S（Surface to Surface）算例为例，介绍Fluent在辐射传热模拟中的应用。
一、辐射传热基础辐射传热是指热量通过电磁波辐射的方式传递。
在工程领域中，辐射传热在许多现象中都起着重要作用，如太阳辐射、火焰燃烧等。
辐射传热的计算需要考虑辐射传热的能量和热传递的特性，通过求解辐射传热方程可以得到辐射传热的分布和热流。
二、S2S模型在辐射传热模拟中，S2S模型是一种常用的模型，它通过将辐射传热问题离散化为一系列的表面到表面的传热，简化了问题的复杂度。
S2S模型假设辐射能量只在表面之间进行传递，而不考虑体积内的辐射传热。
这样一来，辐射传热问题就可以转化为表面之间的传热问题，更易于求解。
三、Fluent辐射传热模拟步骤1. 几何建模：在Fluent中，首先需要对要模拟的物体进行几何建模。
可以通过导入CAD数据或者自行绘制几何形状来创建几何模型。
在辐射传热模拟中，需要明确辐射的发射体和吸收体，以便正确设置边界条件。
2. 网格划分：对几何模型进行网格划分，生成离散化的计算网格。
网格划分的精细度对模拟结果有重要影响，需要合理选择网格密度和划分方法。
3. 材料属性设置：根据模拟对象的物理性质，设置材料的辐射传热参数。
包括辐射吸收率、发射率等参数，这些参数将影响到辐射传热过程的计算结果。
4. 边界条件设置：根据实际问题，设置边界条件。
对于辐射传热问题，需要设置边界的辐射热通量或辐射温度，以模拟边界的辐射传热行为。
5. 辐射模型选择：在Fluent中，提供了多种辐射模型可供选择。
根据具体问题的特点，选择合适的辐射模型进行模拟。
常见的辐射模型有黑体辐射模型、太阳辐射模型等。
6. 辐射传热模拟：设置好边界条件和辐射模型后，可以进行辐射传热模拟。
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2.1专业术语解释： (2)2.2FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3仿真结论 (10)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ，透射的辐射强度为e，则T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α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，和百度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Fluent help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。
FLUENT中五种辐射模型的详细计算对比.
图中一个边长为L=1m的正方形箱体，右墙温度2000K，左墙温度1000K，上下墙绝热，重力向下，由于热重力引起密度梯度所以发展为浮力流。
箱体中的介质被认为是具有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收而减弱，同时因存在介质散射而增强。
自然对流分为三步进行，有两种设置方法。
第一步：设置工作条件（工作压力101325Pa、勾选重力加速度-6.9e-5（负号表示方向沿Y轴向下）、工作温度T f=(1000+2000)/2=1500K）。
第二步：对材料密度进行选择时有两种情况（1）选择idea-gas为理想气体模型，其密度满足理想气体状态方程，标准状态下P0=101325Pa、T0=15℃时，密度为理想气体标准密度为1.225kg/m3（2）选择Boussinesq为非理想气体，需要根据实际气体设置密度。
第三部：设置自然对流其它参数，比热C p=11030J/kg/K，热导率15.309W/m/K，粘度10-3m/s2，热膨胀系数1e-5K-1，吸收系数0、0.2、5m-1，散射系数目前不考虑。
一、网格划分建立边长为1的正方形，对面和边线进行命名。
全局面网格设置最大网格尺寸为0.2，表示网格最大边长为0.2，设置网格类型为四边形网格。
设置线网格尺寸时有三种类型，普通、动态、复制，生成规律则有很多种（BiGometric、Uniform、Geometric1、Geometric2等），这些生成规律涉及到线上起始点与终止点的关系，所以在由点生成线时，相互平行的线，生成应当方向一致（从上到下或从左到右），在生成线网格时的方向才会相同。
这里我们选用动态类型，生成规律为Biometric，每条边上节点数为50个，比例为1.2。
二、参数设置1.选择默认求解器Scale可以设定模型的单位，默认为m，可以比例缩小或放大。
求解器类型为基于压力变化、绝对速度、稳态、2D平面求解器。
2D Space选择为Axisymetric时，求解的是轴对称的圆柱坐标系统，注意ICEM中画图时，对称轴必须放置在X轴上。
FLUENT全参数设置
FLUENT全参数设置FLUENT是一款流体力学仿真软件，用于通过求解流动和传热问题来模拟和分析各种工程现象。
在使用FLUENT进行仿真之前，我们需要进行全参数设置，以确保所得到的结果准确可靠。
本文将介绍FLUENT的全参数设置，并提供一些适用于新手的建议。
1.计算网格设置：计算网格是FLUENT仿真中最重要的因素之一、合适的网格划分能够很好地表达流场和传热场的特征。
在设置计算网格时，可以考虑以下几个因素：-网格类型：可以选择结构化网格或非结构化网格。
结构化网格具有规则排列的单元，易于生成和细化。
非结构化网格则适用于复杂的几何形状。
-网格密度：根据仿真需求和计算资源的限制，选择合适的网格密度。
一般来说，流动和传热现象较为复杂时，需要更密集的网格划分。
-边界层网格：在靠近流体边界处增加边界层网格可以更准确地捕捉边界层流动的细节。
-剪切层网格：对于具有高速剪切层的流动，应添加剪切层网格以更好地刻画流场。
2.物理模型设置：- 湍流模型：选择合适的湍流模型，如k-epsilon模型、Reynolds Stress Model(RSM)等。
根据流动领域的特点，选用合适的湍流模型能够更准确地预测湍流现象。
- 辐射模型：对于辐射传热问题，可以选择合适的辐射模型进行建模。
FLUENT提供了多种辐射模型，如P1模型、Discrete Ordinates模型等。
-传热模型：根据具体问题，选择适当的传热模型，如导热模型、对流传热模型等。
在选择传热模型时，需要考虑流体性质和边界条件等因素。
3.数值方法设置：数值方法的选择和设置对仿真结果的准确性和稳定性有很大影响。
以下是一些建议：-离散格式：选择合适的离散格式进行数值计算。
一般来说，二阶精度的格式足够满足大多数仿真需求。
-模拟时间步长：选择合适的模拟时间步长以保证数值稳定性。
一般来说，时间步长应根据流场的特性和稳定性来确定。
-松弛因子设置：对于迭代求解的过程，设置合适的松弛因子能够提高求解的收敛速度。
fluent 辐射模型案例
fluent 辐射模型案例Fluent 辐射模型案例Fluent 是一种流体力学仿真软件，可以用于模拟各种流体问题。
其中，辐射传热是一个重要的应用场景，例如在工业炉窑、航空发动机等领域中都需要考虑辐射传热的影响。
本文将介绍一个使用 Fluent 进行辐射传热模拟的案例。
案例背景某公司生产一种高温工业炉窑，需要对其进行优化设计。
其中，辐射传热是一个重要的因素。
该工业炉窑内部温度高达1500℃ 左右，需要通过辐射传热将能量传递到物料上。
为了提高工业炉窑的效率和降低能耗，公司决定使用 Fluent 进行辐射传热模拟，并基于模拟结果进行优化设计。
建模过程1. 建立几何模型首先需要建立工业炉窑的几何模型。
由于该工业炉窑形态比较复杂且不规则，因此可以使用 CAD 软件进行建模，并导入 Fluent 中进行后续处理。
2. 定义物理属性在建立几何模型之后，需要定义物理属性。
包括流体的密度、粘度、热导率等，以及辐射传热的相关参数，如表面发射率、吸收率等。
这些参数可以通过实验或者文献资料获得。
3. 网格划分接下来需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是模拟的关键步骤之一，它直接影响到模拟结果的精度和计算效率。
在本案例中，由于工业炉窑内部存在着复杂的结构和不规则形状，因此需要使用较为细密的网格进行划分。
4. 定义物理场在完成网格划分之后，需要定义物理场。
包括流场、温度场和辐射传热场等。
其中，流场和温度场可以通过求解 Navier-Stokes 方程和能量方程得到；而辐射传热场则需要考虑辐射传热方程，并采用离散化方法进行求解。
5. 边界条件设置在定义物理场之后，需要设置边界条件。
包括入口条件、出口条件和壁面条件等。
在本案例中，由于工业炉窑是一个封闭系统，因此入口流量为零；出口压力为常数，并且需要考虑辐射传热的影响；壁面需要设置表面发射率和吸收率等参数。
6. 求解模拟结果在完成前述步骤之后，可以开始进行求解模拟结果。
由于辐射传热是一个复杂的过程，需要采用迭代方法进行求解。
最新fluent中的辐射模型培训讲学
1、FLUENT中需要考虑热辐射的情况（1）火焰辐射热传递（2）表面对表面的辐射加热或冷却（3）辐射、对流和导热耦合传热（4）HV AC应用中透过窗户的热辐射，以及汽车工业中车厢内的模拟（5）玻璃加工、玻璃纤维拉拔及陶瓷加工过程中的辐射2、FLUENT中的辐射模型主要有5种辐射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型3、DTRM模型的优势及限制优势：（1）模型较为简单（2）可以通过增加射线数量来提高计算精度（3）可以用于光学深度非常广的情况下。
限制：（1）假定所有表面都是散射的。
意味着表面的入射辐射是关于入射角各向同性反射的。
（2）不包括散射效应。
（3）基于灰体辐射假定。
（4）对于大数目的射线问题，非常耗费CPU 时间。
（5）不能与非共形交界面或滑移网格同时使用。
（6）不能用于并行计算中。
4、P1模型的优势及限制优势：（1）辐射模型为一个扩散方程，求解需要较少的CPU时间。
（2）考虑了扩散效应。
（3）对于光学深度比较大（如燃烧应用中），P-1模型表现非常好。
（4）P-1模型使用曲线坐标很容易处理复杂几何限制：（1）假定所有的表面均为散射。
（2）基于灰体辐射假定。
（3）在光学深度很小时，可能会丧失精度。
（4）倾向于预测局部热源或接收器的辐射通量。
5、Rosseland辐射模型的优势及限制优势：相对于P-1模型，它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P-1模型计算要快，且更节省内存。
限制：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的情况下；不能用于密度基求解器。
6、DO模型的优势及限制DO模型能够求解所有光学深度区间的辐射问题；能求解燃烧问题中的面对面辐射问题，内存和计算开销都比较适中。
DO模型能用于计算半透明介质辐射。
7、S2S辐射模型非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题（如航天器的排热系统、太阳能收集系统、辐射供热装置等）。
限制：（1）假定所有表面均为散射的。
fluent模拟设置
一、模型1、能量方程:开启能量方程2、湍流模型:选用Realizable k-ε湍流模型与标准壁面函数Standard Wall Fn3、辐射模型,采用离散坐标辐射(DO)模型模拟炉内辐射传热,并设置每进行两次迭代计算后更新一次辐射场,以加快计算收敛速度4、组分输运+涡耗散化学反应模型(ED),对于碳氢化合物燃烧系统,燃烧反应可能包含有上百个中间反应,其计算工作量大,不便于工程应用。
为满足工程问题的需要,目前常采用两步反应系统与四步反应系统。
本文中研究的就是甲烷燃烧,选用EDM模拟由燃烧引起的传热传质,考虑两步反应,即:2CH+3O=2CO+4H O4222CO+O=2CO22按不可压缩理想气体性质确定气体密度,不考虑分子扩散与气体内部的导热影响,选用分段线性比定压热容。
二、混合物及其构成组分属性在化学反应模拟过程中,需要定义混合物的属性,也需要对其构成成分的属性进行定义。
重要的就是在构成成分的属性设置前对混合物的属性进行定义,因为组分特性的输入可能取决于用户所使用的混合物数学定义方式。
对于属性输入,一般的顺序就是先定义混合物组分、化学反应,并定义混合物的物理属性,然后定义混合物中组分的物理属性。
1、定义混合物中的组分2、定义化学反应3、定义混合物的物理属性4、定义混合物中组分的物理属性三、边界条件在仿真中需要设置每个组分的入口质量分数,另外在出口出现回流情况下,对于压力出口用户应该设置组分质量分数。
1、内/外环火孔出口为燃气与一次空气混合气入口,采用速度进口边界条件,重庆燃气的低热值为36、75MJ/m3,理论空气需要量为9、537m3/m3,实测燃气流量为0、42m3/h,实测一次空气系数为0、674,圆形火孔的总面积面积为453mm2,得到火孔出口流速大小为1、913m/s,速度方向垂直于边界。
混合气温度为288K,混合气体发射率,各组分体积分数:甲烷13、06%,氧气18、18%,其余为氮气。
辐射和对流模型Fluent参数设置
辐射和对流模型Fluent参数设置1.读入***.mesh文件，并对网格文件进行进行检查，Grid→cheek，主要看最小体积和最小面积不能为负，之后进行刻度转换，Grid→scale，在Gmbit 里面建模默认尺寸为米，与实际尺寸之间要进行转化，如下图：2.选择求解器，Define→Models→sover……根据情况选择，如上图：接着选择辐射模型，Define→Models→Radiation，如下图，当Radiation Model面板上点击ok时，会出现一个信息提示框，告诉你新的材料物性被添加了，你将在后面设置物性参数，因此现在只需单击ok确认这个信息即可，如下图：注意：当你激活辐射模型后，Fluent会自动打开能量求解器，如下图：不用再Define→Models→Energy……3.设置流体粘性，由于模型中空气流速比较大，设成双方程模型：如下图：4.设置操作条件，此模型此有流体，属有重力情况，Define→Operating Conditions，选中方向加速度设置为 2/s m ,击OK 确定。
设置工作温度，在后面要激活的Boussinesq model 要用到，（Boussinesq model ：只考虑温度变化而忽略压强变化引起的密度变化叫做Boussinesq 假设） 5. 定义材料并设置其物理属性 Define →Material ……先定义空气物性，要定义成有浮力的，取Boussinesq 选项。
Density=3/m kg ，()k kg j C p ⋅=/1005Thermal Conductivity=()k m w ⋅/，Material Type ：fluid ； Thermal Expansion Coefficient =()k /1。
通过滚动条使先前面板中不可见的物性显示出来。
在Scattering Coefficient 和Scattering Phase Function 中保持默认值，在要解决的问题中不涉及到散射问题；设定热扩散系数（用boussinesq 模型时）为1e-5K -1。
(完整版)Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2.1专业术语解释： (2)2.2FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3仿真结论 (10)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ，透射的辐射强度为e，则T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α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，和百度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Fluent help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。
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2、1专业术语解释: (2)2、2FLUENT辐射模型介绍: (3)2、3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3、1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3、2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3、3仿真结论 (9)1概述在传热的仿真中,有时候会不可避免的涉及到辐射传热,而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少,很难得到可靠的计算结果。
因此,一直以来,Fluent中的带辐射的传热仿真就是我们的一个难点,本专题重点来学习辐射模型的理论,让我们对辐射计算模型有一个深入的了解,以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释:在Fluent中开启辐射模型时,流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语,我们来一一解释:1、Optical thickness(光学深度,无量纲量):介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度,等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ,透射的辐射强度为e,则T = I/e,其中T为光学深度。
按照此定义,那介质完全透明,对辐射不吸收、也不散射,透射的辐射强度e=入射辐射强度I,即光学深度为T=1,介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL,其中L为介质的特征长度,α为辐射削弱系数(可理解为介质因吸收与散射引起的光强削弱系数)。
如果T=0,说明介质不参与辐射,与百度百科中的定义有出入。
但就是所表达的意思就是接近的,一个就是前后辐射量的比值;一个就是变化量与入射辐射量的比值(根据Fluent help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。
fluent辐射模块使用方法
一、简介Fluent辐射模块是一款用于模拟辐射传热的软件模块，广泛应用于工程、医学、科研等领域。
本文将介绍Fluent辐射模块的使用方法，包括设置模型、定义辐射属性、求解模拟结果等。
二、安装Fluent1. 在ANSYS全球信息站或冠方授权代理商处购物Fluent软件，并获取安装包。
2. 运行安装包，按照安装向导的指引进行安装。
3. 完成安装后，打开Fluent软件，输入授权信息进行登入。
三、设置模型1. 在Fluent界面中，选择“Geometry”选项，导入要进行辐射传热模拟的几何模型。
2. 确认几何模型的尺寸、材质等信息，如有需要可进行修正。
3. 在“Meshing”选项中进行网格划分，确保模型网格质量良好。
4. 完成模型设置后，保存并返回Fluent主界面。
四、定义辐射属性1. 在Fluent主界面中，选择“Radiation”选项，进入辐射属性设置界面。
2. 设置模型的辐射类型，包括黑体辐射、灰体辐射、透明体辐射等。
3. 定义辐射模型的吸收系数、发射率、散射率等参数。
4. 确认辐射属性设置无误后，保存设置并返回Fluent主界面。
五、设置求解方法1. 在Fluent主界面中，选择“Solve”选项，设置求解方法。
2. 选择辐射传热模拟的计算方式，包括辐射传递方程、Monte Carlo 方法等。
3. 设置求解的收敛条件，包括残差限值、最大迭代次数等。
4. 确认求解方法设置无误后，启动求解器进行模拟计算。
六、分析和优化模拟结果1. 完成计算后，查看模拟结果，包括温度分布、辐射通量分布等。
2. 分析模拟结果，评估辐射传热效果，并进行必要的优化。
3. 如有需要，可对模型的辐射属性、几何形状等进行调整和改进。
4. 根据分析和优化结果，优化模型设置并重新进行模拟计算。
七、结语本文介绍了Fluent辐射模块的使用方法，包括模型设置、辐射属性定义、求解方法设置、分析优化结果等。
通过合理的使用Fluent辐射模块，能够有效模拟和分析辐射传热过程，为工程、医学和科研领域的辐射传热问题提供可靠的解决方案。
FLUENT-第六节传热模型(章节讲课)
wall thickness and material type. Through-thickness
temperature distribution is assumed to be linear. Conduction is only calculated in the wall-normal
direction unless Shell Conduction is enabled.
封闭空间的自然对流问题
– 对稳态问题，必须使用 Boussinesq 模型.
– 非稳态问题，可以使用 Bouss章in节e课sq件模型或者理想气体模型
15
自然对流的用户输入
在操作条件面板中定义重力加 速度
定义密度模型
– Boussinesq 模型
• 激活重力项.
• 设置操作温度 T0. • 选择 Boussinesq 模型，输入
局限性:
– 假设所有表面是漫射的.
– 不包括散射.
– 求解大数量的射线耗费CPU过章多节.课件
27
P-1 模型
主要假设 – 对RTE积分后，和方向不再相关，导出入射辐射的扩 散方程
优势:
– 辐射传热方程更易求解，耗费资源少 – 包括散射效应
• 颗粒、液滴和烟灰的影响
– 对光学厚度大的应用（如燃烧）较合理
章节课件
12
壳导热模型
壳导热模型处理板内部的 导热
求解器创建额外的导热单 元，但不能显示，也不能 通过UDF获得
固体属性必须是常数，不 能和温度相关
Static Temperature (cell value)
Virtual conduction ห้องสมุดไป่ตู้ells
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1 概述....................................................................... 2基础理论...................................................................2.1专业术语解释：......................................................2.2FLUENT辐射模型介绍：...............................................2.3辐射模型适用范围总结................................................ 3Fluent实际案例操作........................................................3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型...............3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型...............3.3仿真结论............................................................1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
Flｕｅnt辐射传热模型理论以及相关设置目录1ﻩ概述ﻩ2２ﻩ基础理论 (2)2、１专业术语解释:ﻩ22、２ﻩFLUENT辐射模型介绍: (2)2、3ﻩ辐射模型适用范围总结 (2)3ﻩFluenｔ实际案例操作ﻩ23、1ﻩＣａse1-测试ｅxterｎａl emissｉvity使用DO模型计算-2D模型 (2)3、2ﻩCase2-测试ｉnterｎａl ｅmiｓsivity-使用DO模型计算-2Ｄ模型................................................ ２３、3ﻩ仿真结论ﻩ２1概述在传热得仿真中,有时候会不可避免得涉及到辐射传热,而我们对Fluent中辐射模型得了解甚少,很难得到可靠得计算结果。
因此,一直以来,Ｆlｕeｎt中得带辐射得传热仿真就是我们得一个难点，本专题重点来学习辐射模型得理论,让我们对辐射计算模型有一个深入得了解,以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释:在Ｆluｅｎt中开启辐射模型时,流体介质以及固体壁面会出现一些专业得参数需要用户来设置。
在Fｌｕeｎｔｈelｐ中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语,我们来一一解释：1、Oｐtiｃal thickｎess(光学深度,无量纲量):介质层不透明性得量度。
即介质吸收辐射得能力得量度,等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层得入射辐射强度为Ｉ,透射得辐射强度为e，则T ＝I/e,其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射,透射得辐射强度ｅ=入射辐射强度I，即光学深度为T＝1,介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FＬUＥNT中T=αＬ，其中L为介质得特征长度,α为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收与散射引起得光强削弱系数)。
如果T=0,说明介质不参与辐射，与百度百科中得定义有出入。
但就是所表达得意思就是接近得,一个就是前后辐射量得比值;一个就是变化量与入射辐射量得比值(根据Flｕenｔhelp 里得解释,经过介质得辐射损失量=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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Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1 概述 (2)2 基础理论 (2)2.1 专业术语解释： (2)2.2 FLUENT辐射模型介绍： (2)2.3 辐射模型适用围总结 (2)3 Fluent实际案例操作 (2)3.1 Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (2)3.2 Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (2)3.3 仿真结论 (2)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为 I ，透射的辐射强度为 e，则 T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α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，和百度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Fluent help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。
// Theory Guide :: 0 // 5. Heat Transfer // 5.3. Modeling Radiation // 5.3.2. Radiative Transfer Equation）。
该问题的解释为：其实一点也不矛盾，如果Optical thickness =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，Optical thickness=10，说明辐射在经过L/10距离后已经被吸收（或散射）完。
其中α=αA+αS；2、Absorption Coefficient（αA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、Scattering Coefficient（αS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、Refractive Index（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、Diffuse Reflection（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、Specular Reflection（镜面反射）：7、Internal Emissivity（部发射率）：处于计算域中的couple wall，solid和 fluid zone或者solid和solid zone 或者 fluid和fluid zone 之间的辐射率。
8、External Emissivity（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、Theta Division and Phi Division：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、Theta Pixels and Phi Pixels：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；2.2FLUENT辐射模型介绍：Fluent中有五种辐射计算模型，各个模型的使用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-conformal interface）、滑移网格（sliding mesh）不能一起使用，不能用并行计算。
2、P1模型；：优势：相比DTRM模型，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。
限制：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：优势：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。
限制：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；优势：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）；限制：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（participating radiation）。
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模型优势：适用于所有光学深度围的辐射问题；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DTRM、S2S、DO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2D case入手，在实际操作中真正搞清楚 emissivity 和 absorption coefficient的含义，以及Fluent中 solid和fluid zone之间的辐射传热机理。
3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型2D模型，直径2m，external radiation temperature 400K，圆形为solid，恒温300K图3-1 温度场分布图图3-2 辐射换热设置设置external emissivity 1，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*（400^4-300^4）=6231W。
仿真结果和理论计算非常接近。
将external emissivity 设成0.5，计算出辐射传热功率为3114.6W。
改变internal emissivity 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external emissivity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。
3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型1）Solid（Al）-solid（Steel）-solid（Al）-case图3-3 从里到外Solid（Al）-solid（Steel）-solid（Al）i）Internal solid Fix temperature=400℃， external radiation temperature=300，external emissivtiy=1；internal emissivtiy=1：图3-4温度分布以及换热量ii）internal emissivtiy=0：Internal emissivityExternal emissivity图3-5 温度分布以及换热量从图4、5可知，上下两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internal emissivity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solid zone（存在couple wall）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。
总结：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 一般不进行涉及接触热阻细节的仿真。
2）Solid（Al）-fluid（air）-solid（Al），no gravity-casei），external emissivtiy=1；internal emissivtiy=1，fluid的absorption coefficient=0；图3-6 温度分布以及换热量中心400K的solid往external solid的辐射传热功率为：Pra=5.67e-8*1*3.14*1*（400^4-335^）=2315W，和fluent reprot值2333W(包含了空气热传导的功率)比较接近；ii）internal emissivtiy=0，fluid的absorption coefficient=0；图3-7 温度分布以及换热量将internal emissivtiy=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。