FLUENT中五种辐射模型的详细计算对比.
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中的辐射模型
WORD格式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。
3-4 辐射模型
– 散射
• 只有 P1 和 DO能考虑散射
– 颗粒辐射
• P1 和 DOM 能考虑气体和颗粒间的辐射换热
– 局部热源
• 适合用DTRM/DOM 带足够数量的射线/坐标计算
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太阳辐射模型
太阳辐射模型 – 太阳辐射能量的射线追踪算法， 和其他辐射模型兼容 – 允许并行计算（但射线追踪算法 不能并行） – 仅适用3D 特点 – 太阳方向向量 – 太阳强度（方向，散射） – 使用理论最大或气象条件计算方 向和方向强度 – 瞬态情况
S2S辐射模型用于模拟介质不参与的辐射
– 例如，太空飞船的排热系统、太阳能搜集系统、辐射加热器、汽 车发动机舱散热等 – S2S 是基于角系数的模型 – 假设没有介质参与
局限性:
– S2S 模型假设所有面是散射的 – 假设是灰体辐射 – 随着表面数量的增加，存储和内存增加很快
• 可以使用面族来减少内存使用
由于辐射引起的能量源项 相间能量源项:
– 包括连续相和离散相间的传热 – DPM, 喷雾, 颗粒…
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离散坐标模型
在有限的离散立体角度σs上求解辐射输运方程 :
Absorption
Emission
Scattering
优势: – 守恒方法能保证粗的离散方式上实现热平衡
– 相对简单的模型 – 增加射线数量能提高精度 – 适用大范围的光学厚度
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过多.
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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的学习总结
FLUENT软件的学习总结通过这段时间对FLUENT软件的学习，我发现这个软件有庞大的参数设置和边界条件设置，同时要应用好这个软件也需要扎实的流体力学、传热学、导热学等基础知识。
在逐步的学习和摸索的过程中我总结有以下几个核心问题需要面对和研究。
第一．GAMBIT软件中的边界设置错误问题当在gambit中进行边界条件的设置时，路面上方十米处设置辐射源时，只要选择RADIATOR在网格输出时就会出现错误的提示，如选择WALL来作为边界，或者选择其它项时则不会出现这种情况。
请教一些人后，有人认为是网格划分的问题，认为对于网格的划分，要求控制网格的密度，可以遵循从线到面的原则，不能将所有边的网格点都定死，必须有一些边不定义网格，如四边形区域，一般只定义相邻两个边的网格，但是我在重新划分后还是不能解决。
后来在gambit2.3.16版本下运行也出现同样的问题。
所以现在对辐射面还是暂时设定为WALL，这直接影响到在msh文件导入fluent 后的边界条件设置。
同时在导入FLUENT也会出现如下的错误提示。
第二．Fluent中辐射模型的选用FLUENT 中可以用5 种模型计算辐射换热问题。
这5 种模型分别是离散换热辐射模型（DTRM）、P-1 辐射模型、Rosseland 辐射模型、表面辐射（S2S）模型和离散坐标（DO）辐射模型。
这五种模型究竟哪一种最适合路面对空气辐射的情况，由于没找到相关的算例，只能预估选择模型，根据看一些辐射算例和相关论坛，总结出要从以下几个方面去考虑：（1）光学厚度：可以用光学厚度（optical thickness）作为选择辐射模型的一个指标，看到一些论坛上关于光学厚度选模型的文章，由于我的模型的介质是空气，而空气的光学厚度相对其他介质比较小，所以选用P-1 模型或DO 模型，DO 模型的计算范围更大，但是同时计算量也更大，对计算机要求更高。
（2）散射：P-1、Rosseland 和DO 模型均可以计算散射问题，而DTRM 模型则忽略了散射的影响。
fluent太阳辐射solar ray tracing讲解
fluent太阳辐射solar ray tracing讲解太阳辐射（Solar Radiation）是指太阳以电磁波的形式向外发送的能量，它对地球的气候、生态系统和人类生活等方面都有重要影响。
太阳辐射的传输和变化过程是气象学、气候学和太阳能利用等领域的重要研究内容。
太阳辐射的传输过程中，光线可能会受到大气的散射、吸收和反射等作用而发生方向、强度和颜色等方面的变化。
太阳辐射的变化对地球的气候和生态系统有着重要的影响，例如气候变化、作物生长和地球表面的温度等都与太阳辐射的强度和分布有关。
因此，研究太阳辐射的传输和变化过程有助于更好地了解地球的气候和生态系统，以及更好地利用太阳能资源。
太阳辐射的模拟和预测需要借助数值模型和观测数据。
数值模型可以模拟太阳辐射在大气中的传输过程，预测未来一段时间内的太阳辐射分布情况。
观测数据则可以用来验证模型的准确性和精度，以及修正模型的参数和结构。
太阳辐射的数值模型有很多种，其中一种是基于射线追踪的方法。
射线追踪是一种计算光线路径的数值方法，它可以用来模拟光线在大气中的传输过程。
在太阳辐射模拟中，射线追踪方法可以用来计算太阳光线在大气中的散射、吸收和反射等作用，从而得到太阳辐射的分布情况。
其中，SOLARRAYTRACING是一个基于射线追踪方法的太阳辐射模拟软件，它能够模拟太阳辐射在地球大气中的传输过程，并能够预测未来一段时间内的太阳辐射分布情况。
SOLARRAYTRACING软件采用了先进的射线追踪算法，可以准确地模拟光线在大气中的传输过程，并且具有较高的计算效率和精度。
SOLARRAYTRACING软件的使用需要一定的专业知识和技能，但是它的应用范围非常广泛，可以用于气象学、气候学、太阳能利用和环境保护等领域的研究和实践。
通过SOLARRAYTRACING软件的应用，我们可以更好地了解太阳辐射的传输和变化过程，更好地预测未来的气候和环境变化，以及更好地利用太阳能资源。
对FLUENT辐射模型的数值计算与分析
文章编号：１ ６ ７ １ ． ６ ６ １ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ ． ３ ５ ８ ． ０ ３
对Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ ＮＴ辐 射 模 型 的数 值
计算 与分析
郭 磊
（ 中铁第一勘察设 计院集 团有 限公 司 西安
【 摘
７ １ ０ ０ ４ ３ ）
要】 通过一个含有 内热源面 的三维房 间模型，运用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ ＮＴ软件对相同条件下，不 同的辐射模型进行
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ６ ． ０ ３
磊 （ １ ９ ８ １ ． 卜） ，男 ，工学硕士 ，工程师，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：２ ７ ４ ７ ７ １ １ ５ ９ ＠ｑ ｑ ． ｏ ｍ
・ ３ ６ ０・
制 冷 与 空 调
２ ０ １ ４年
从上 表可 知 ，Ｄ Ｏ 辐射 模型 的能量 不平衡 率最
２ ｍｘ ２ ｍ） 。根 据 此 图的坐 标 ，分 别对 各 面 进行 编
室外 设计温 度 取为一 ８ ℃ ，室 内设 计 温 度 为 ２ ０ ￣ Ｃ Ｊ 。采 用 Ｂ ｏ ｕ ｓ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｑ假设 ，此 时室 内空气 的物
号 ，如 图 １ 所示 。
者 （ 通讯作者 ）简介 ：郭
Ａ
Ｎ ｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃａｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ａｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ＦＬＵ ＥＮＴ Ｒａ ｄｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄｅ ｌ Ｇｕｏ Ｌｅ ｉ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ＆Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ， ７ １ ０ ０ ４ ３） ［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｏ ｏ ｍ ｍｏ ｄ ｅ １ｔ ｈｅ ｕｓ ｅ ｏｆ ＦＬＵＥＮ Ｔ ｓ ｏｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｏ ｎ
fluent传热模拟
11.2.1 理论 能量方程 FLUENT 求解如下的能量方程：
r uu r ⎛= r ⎞⎞ ∂ keff ∇ T − ∑ hj J j + ⎜ τ eff • v ⎟ ⎟ + Sh ( ρ E ) + ∇ • v ( ρ E + p) = ∇ • ⎛ ⎜ ∂t ⎝ ⎠⎠ ⎝
(
)
（11.2.1）
其中， keff 为有效导热率（ k + k eff ，其中， k f 为湍流引致的导热率，由模型中使用的湍流 模型确定） 。 J j 为组分 j 的扩散通量。方程 11.2-1 右边的前三项分别表示由于热传导、组分 扩散、粘性耗散而引起的能量转移。 Sh 包含化学反应放（吸）热以及任何其它的由用户定 义的体积热源。 方程 11.2-1 中：
11.5 Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动
o o
11.5.1 Theory 理论 11.5.2 Modeling Natural Convection in a Closed Domain 封闭区域内自然对流的模 拟 11.5.3 The Boussinesq Model Boussinesq 模型 11.5.4 User Inputs for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的用户输入 11.5.5 Solution Strategies for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的求解策略 11.5.6 Postprocessing for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的后处理
（11.2.6）
上式假定刘易斯数（Le ）＝1，方程右边的第一项包含热传导与组分扩散，粘性耗散作为非 守恒形式被包含在第二项中。总焓的定义为：
FLUENT算例（4）
FLUENT算例（4）课程：计算流体力学题目：FLUENT 软件不同辐射模型的运用因热而发出辐射能的现象称为热辐射。
辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递——辐射换热。
辐射换热是高温条件下换热的主要机制，黑体单位时间内发出的辐射热量与导热、对流换热量相比比较大时，应考虑辐射换热。
FLUENT 可以计算的辐射换热问题包括火焰辐射，表面的辐射加热或冷却，辐射、对流和热传导的耦合换热问题，空调、通风设备中通过窗户的辐射换热，汽车车厢内的热交换分析，玻璃加工、玻璃纤维拉丝和陶瓷加工过程中的辐射换热问题。
这五种模型分别是离散换热辐射模型（DTRM ）、P-1辐射模型、rosseland 辐射模型、表面辐射模型S2S 和离散坐标（DO ）辐射模型。
实例：在边长为1m 的正方形容器，右侧壁面温度为2000K ，左侧壁面温度为1000K ，上下壁面均为绝热。
重力方向向下，重力加速度设为526.9610/m s -?；容器内部的介质密度为10003/kg m 的流体介质，其定压比热41.103010/()P C J Kg K =??，粘性系数310/()kg m s μ-=?，热传导率15.309/()k w m k =?。
流体的介质普朗特数0.71r p =，基于特征长度，方腔长度L 的瑞利数5 510a R =?，普朗克数10.02P =(特征温度取冷热壁面温度的平均值)。
由于传热引起的密度梯度产生了浮力驱动流动。
壁面为黑色，介质具有吸收和发射性质，增强了介质与壁面之间的辐射热交换。
利用GAMBIT 建立计算区域和指定边界条件类型1、创建控制区域（1）创建点（2）创建边（3）创建面 2、网络划分（1）边的网络划分（2）面的网络划分网络划分图 3、边界条件类型的指定添加边界的名称、类型及对应的几何单位：edge1.2.3.4的边界名称分别为left,right,top,bottom,边界条件的类型为WALL。
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-第六节传热模型
T∞ = 298 K
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
Symmetry Planes
Air outlet
Electronic Component (one half is modeled)
k = 1.0 W/m∙K
Heat generation rate of 2 watts (each component)
(outer surface)
Wall temperature
(inner surface)
薄壁和两侧(liǎnɡ cè)壁面
薄壁方法中，壁面厚度不需划分网格
在两个区域之间模拟薄层的材料(cáiliào)
求解器施加热阻 x/k
边界条件施加在外层面上
Exterior wall (user-specified thickness)
固体属性必须(bìxū)是常 数，不能和温度相关
Static Temperature (cell value)
Virtual conduction cells
精品PPT
自然(zìrán)对流 当流体加热后密度变化(biànhuà)时，发生自然对流 流动是由密度差引起的重力驱动的 有重力存在时，动量方程的压力梯度和体积力项重写为：: 其中
Circuit board (externally cooled)
k = 0.1 W/m∙K
h = 1.5 W/m2∙K
T∞ = 298 K
精品PPT
问题(wèntí)设置-热源 在固体域加入热源模拟电子(diànzǐ)部件的生成热
精品PPT
温度(wēndù)分布
Temp. (ºF)
426
几种辐射模型在FLUENT中的应用
图４＿１０无辐射温度分布图
量竺黧慧至氅要苎三嚣厚度较，Ｊ、的情况下’一ｈｍｄ
模型模拟的温度场不符合实际情况。
参考文献： 【１】温正，石良臣，任毅如．Ｆ１朋ＥＮＴ流体计算应用教程［Ｍ］．
５、被加热水的利用。被加热水可以直接泵入锅炉省煤器进入 锅炉。当日平均气温低于５℃时，还可采用冬期施工的方法，直接 作为拌制混凝土用水，使混凝土积蓄一定热量，加速混凝土早期 水化反应，减少常温蒸汽养护蒸汽用量，也可用于员工生活。
五、结论 预应力高强混凝土管桩行业的热能浪费现象普遍较为严重， 主要由常温蒸汽养护设施的设计不合理、养护设施维护保养不到 位、冷凝水中热能未回收再利用造成。只要我们积极采取节能措 施，就能将能耗降低１０％以上。
万方数据
在管内流动，加热水在管外流动。 常温高压蒸汽养护产生的冷凝水温度达１７５℃，即使耐高温
水泵也不能耐此高温，可利用水的自重将其收集到热交换设施 中，热交换后水的温度会低于１００℃，一般水泵均能满足需要。
冷凝水的收集设施、热水输送管道外应铺设保温材料，以减 少热量损失。
４、进行热交换后的冷凝水的利用。可用于清洗混凝土搅拌设 备、输送设备及浇筑设备，也可以用于生产场地文明卫生，但不可 以作为员工生活及卫生用水。
具体使用的湍流模型迸行确定）；Ｚ是组分』的扩散通量；式（１—
４）等号右边的前三项分别表示由于导热、组分扩散和粘性耗散所
产生的能量传递。＆为源项，包括化学反应放（吸）热和其他用户 定义的体积热源产生的热量。
论文模型不涉及到化学反应，所以不需要考虑组分扩散引起
(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。
不同辐射模型在太阳辐射数值模拟中的比较
不同辐射模型在太阳辐射数值模拟中的比较严寒;张鸿雁【摘要】为了对太阳辐射传热过程进行研究,在数值模拟计算中,分别比较了离散传播(DT)辐射模型、基于球形谐波法的P-1辐射模型、罗斯兰德(Rosseland)辐射模型、表面(D2D)辐射模型和离散坐标(DO)辐射模型的特点和适用性.研究发现使用DO模型模拟太阳辐射传热的结果与实际吻合较好.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2015(033)005【总页数】5页(P428-431,452)【关键词】辐射模型;太阳辐射;数值模拟;CFD;DO模型【作者】严寒;张鸿雁【作者单位】中国新时代国际工程公司,陕西西安710054;西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TK124Key words：radiation models; solar radiation; numerical simulation; CFD；DO model辐射传热是一种非接触式换热过程，它作为热量传递的一种重要方式，在过程的机理上与导热、对流换热是根本不同的，它靠电磁波传递能量[1]。
太阳能一般指太阳光的辐射能量，可以转化为热能、机械能、电能或者化学能，被人们所利用。
2014年，澳大利亚研究人员已经可以将太阳能转化为电能的效率提高到40%以上。
在中国，太阳能产业规模已位居世界第一，尤其是太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统[2]。
同时，太阳辐射是影响建筑室内热环境的重要外扰因素，在建筑室内传热分析中必须加以准确的考虑[3]。
计算流体动力学(CFD)是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础上的一门新型独立学科[3]。
与实验测量方法相比，CFD方法不受试验条件的限制，有较多的灵活性，可以拓宽试验研究的范围，减少昂贵的试验成本。
在众多涉及传热过程的模拟计算中，都会用到辐射模型，比如根据文献[4]和文献[5]研究可知，在室内热环境模拟和扩散炉内部温度场计算上，合理选择辐射模型，均能得到较好的计算结果。
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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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。
2.选择辐射求解模型
辐射模型共有五种类型：Rosseland为光学厚度近似，将辐射热流等价于内部温度梯度的关系式，没有考虑边界上的发射率影响。
P1模型没有考虑辐射传递方程RTE的方向性，考虑了散射的影响。
DTRM为射线追踪法，不能考虑散射的影响，只考虑吸收作用。
S2S 为光学薄度近似，不考虑介质参与的辐射，适合计算真空系统，只考虑边界上的辐射，不能与周期边界或对称边界使用。
Do模型为离散坐标法，考虑RTE方向性，可以计算散射介质，考虑边界发射率的影响，离散化程度影响计算精度。
3.设置工作环境
工作压力为101325Pa，勾选重力影响时，表示考虑自然对流，重力加速度方向为Y轴的负方向，大小6.96e-5m/s2，工作温度为两个对流面的平均温度（传热学课本351页的例题9.2中详细解释）。
4.材料参数设置
密度下拉选项中，idea-gas为理想气体，boussinesq为非理想气体的自然对流。
设置比热、热导率、粘度、吸收系数0.2、散射系数0、热膨胀系数的大小。
热膨胀系数是自然对流的一个重要参数，其定义参考传热学课本345页。
5.区域材料和边界条件设定
区域材料选择为air，常用源项和固定值两种设置方法。
勾选Fixed Values时，可以设置固定的温度值，表示该区域的温度保持固定不变。
勾选Source Terms时，可以设置内热源的大小，模拟电子器件的稳定发热源。
设置四个边界条件，上下两边界为绝热，边界默认为绝热状态，不需要设置，只需要设置左右的定温边界即可。
边界处没有发射率相关的设置，可见Rosseland模型并不能考虑边界处发射率的影响。
6.求解器参数设置
默认求解方程为流动方程和能量方程（虽然考虑了辐射，但Rosseland方法并没有求解辐射传递方程），相关系数保持默认。
求解方法为simple算法，空间离散方式梯度为基于单元的最小二乘法，动量和能量离散方式为二阶迎风格式。
压力离散方法有五种，一般情况选用standard就行了，PRESTO!方式适用于有高旋流强度流、高雷利数自然对流、高速旋转流、含有多孔介质的流动以及流域形状有强烈弯曲的流动。
7.监视器设置
监视器设置保持默认即可，迭代方程包括连续性方程、x方向速度、y方向速度、能量方程，可以分别设置其收敛值的大小。
8.流场初始化及计算
初始化流场选择所有区域，温度为1500K，点击Initialize即可初始化流场。
输入迭代步数，点击calculate即可开始计算。
三、计算结果
1.显示收敛曲线
Solution>Monitors>plot，显示收敛曲线图，计算260步左右达到收敛。
2.显示速度矢量
Results>Graphics and Animations>Vectors>velocity>Velocity Magnitude，选择surfaces 中的面int_sur，显示流体区域内的速度矢量。
3.显示流函数等高线
Results>Graphics and Animations>Contours>velocity>Stream Function，在surface区域中不能选择面，即可得到整个区域的云图，若选择了int_sur面，得到的为网格线图。
4.显示温度等势图
Results>Graphics and Animations>Contours>Temperature>Static temperature，在surface区域中不能选择面，即可得到整个区域的温度云图。
5.计算壁面热通量
Reports>Fluxes选择相应的边界，即可得到各边界上的热流量。
6.沿水平中心线显示y向速度
（1）创建y=0.5的水平线
在iso-surface中选择网格mesh，固定Y-coordinate，单击compute计算取值范围Min到Max之间，输入iso-values的值为0.5，在new surface name中输入新的名称。
（2）显示水平线上的y向速度
Plots>XY Plot方向选择为x=1,y=0表示横坐标沿着平行x方向取值，选择y=0.5的表面。
点击Axes可以对坐标轴进行设置，分别选择X、Y轴，勾选Major Rules可以得到X 轴和Y轴上的标尺。
P1模型
选择辐射模型为P1模型，求解无方向性的RTE方程，不需要设置其它参数，材料属性栏中可以设置吸收系数和散射系数，可见P1模型考虑了介质的吸收和散射特性。
在边界处可以设置发射率为1，P1模型考虑了表面发射率的影响。
得到壁面热流量和水平中心线的y 向速度曲线如图所示。
DTRM模型
DTRM为射线追踪模型，设置Number of DTRM Sweeps的数值为1，Flow Itertations per Radiation Iteration开始设置为10，当模型网格数较多时，可以在计算一段时间后将该处的值改为1，加快收敛速度，同时收敛效果较好。
单击确定后得到射线的属性设置，设置Cells Per Volume Cluster的数值为3，设置Faces Per Surface Cluster的数值为3，单击确定后保存射线文件DTRM.ray。
查看材料属性时，只有吸收系数的设置框，没有散射系数的设置框，可见DTRM模型没有考虑介质的散射。
边界条件处可以设置发射率的数值为1，DTRM模型考虑了表面发射率的影响。
得到壁面热流量和水平中心线的y向速度曲线如图所示。
S2S模型
S2S为面对面模型，Energy Itertations per Radiation Iteration开始设置为10，当模型网格数较多时，可以在计算一段时间后将该处的值改为1，加快收敛速度，同时收敛效果较好。
点击视角系数选项框中的Compute/Write/Read生成视角系数文件并保存为时s2s.gz。
查看材料属性时，没有吸收系数和散射系数的设置框，可见是S2S模型不能计算参与性介质的辐射。
边界条件处可以设置发射率的数值为1，S2S模型只考虑表面发射率的影响。
得到壁面热流量和水平中心线的y向速度曲线如图所示。
Do模型
Do模型为离散坐标模型，求解有方向性的RTE方程，Flow Itertations per Radiation Iteration开始设置为10，当模型网格数较多时，可以在计算一段时间后将该处的值改为1，加快收敛速度，同时收敛效果较好。
材料属性栏中可以设置吸收系数和散射系数，可见P1模型考虑了介质的吸收和散射特性。
在边界处可以设置发射率为1，P1模型考虑了表面发射率的影响。
得到壁面热流量和水平中心线的y向速度曲线如图所示。