热辐射分析教程
热辐射分析
6.1热辐射的定义
热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。电磁波以光的速度进行传递，而能量传递与辐射物体之间的介质无关。热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比，因此热辐射有限元分析是高度非线性的。物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律：
式中：—物体表面的绝对温度；
—Stefan-Boltzmann常数，英制为0.119×10-10 BTU/hr-in-R，公制为5.67×10-8
6.2基本概念
下面是对辐射分析中用到的一些术语的定义：
黑体
黑体被定义为在任意温度下，吸收并发射最大的辐射能的物体；
通常的物体为―灰体‖，即ε< 1；
在某些情况下，辐射率（黑度）随温度变化；
辐射率（黑度）
物体表面的辐射率（黑度）定义为物体表面辐射的热量与黑体在同一表面辐射热量之比。
式中：－辐射率（黑度）
－物体表面辐射热量
－黑体在同一表面辐射热量
形状系数
形状系数用于计算两个面之间的辐射热交换，在ANSYS中，可以用隐藏/非隐藏的方法计算2维和三维问题，或者用半立方的方法来计算3维问题。
表面I与表面J之间的形状系数为：
形状系数是关于表面面积、面的取向及面间距离的函数；
由于能量守恒，所以：
根据相互原理：
由辐射矩阵计算的形状系数为：
式中：－单元法向与单元I,J连线的角度
－单元I,J重心的距离
有限单元模型的表面被处理为单元面积dA I及dA J，然后进行数字积分。
辐射对
在辐射问题中，辐射对由一些相互之间存在辐射的面组成，可以是开放的或是闭合的。在ANSYS中，可以定义多个辐射对，它们相互之间也可以存在辐射ANSYS使用辐射对来计算一个辐射对中各面间的形状系数；每一个开放的辐射对都可以定义自己的环境温度，或是向周围环境辐射的空间节点。
Radiosity求解器
当所有面上的温度已知时，Radiosity求解器方法通过计算每一个面上的辐射热流来得到辐射体之间的热交换。而面上的热流为接下来的热传导分析提供了有限元模型的边界条件。重复上面的过程，就会由于新的时间步或者新的迭代循环会得到新的热流边界条件，从而计算出新的温度分布。在计算中使用的每个表面的温度必须是均匀的，这样才能满足辐射模型的条件。
6.3分析热辐射问题
针对不同的情况ANSYS为热辐射分析提供了四种方法。
热辐射线单元（LINK31），模拟两节点间（或多对节点）间辐射；
表面效应单元（SURF151及SURF152），模拟点对面（线）的辐射；
利用AUX12生成辐射矩阵，模拟更一般的面与面（或线与线）的辐射(只有ANSYS/Multiphysics ANSYS/Mechanical和ANSYS/Professional这些产品提供辐射矩阵生成器)；
Radiosity求解器方法，求解二维、三维面与面之间的热辐射，该方法对所有含温度自由度的二维和三维单元都适用。(只有ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical和
ANSYS/Professional这些产品提供Radiosity求解器)
可以将上面四种辐射方法中的任何一种用于稳态或瞬态热分析中。辐射是一种非线性现象，因此需要进行平衡迭代来得到收敛解。
6.4节点间的热辐射
非线性线单元LINK31用于计算两节点间或多对节点间的简单辐射热传递，节点的位置是任意的，可作为其它单元的节点。LINK31需要定义如下数据：
材料属性：EMIS辐射率（可以随温度变化）
实常数：AREA（Ai）（有效辐射面积）
FORMF（Fij）（形状系数）
SBCONST（Stefan-Boltzman常数）
有关LINK31的使用实例，请参考《ANSYS 校验手册》：
VM106Radiant energy emission
VM107Thermocouple radiation
6.5点与面间的热辐射
应用表面效应单元可以方便地计算点与面间的辐射，包括2D的SURF151及3D的SURF152单元：
首先在实体单元的辐射表面覆盖一层表面效应单元；
单元关键选项KEYOPT(9)激活这些单元的热辐射分析功能；
如果设置KEYOPT(9)＝1（缺省值），则可在单元实常数中定义形状系数；
如果设置KEYOPT(9)＝2或3，则程序基于单元表面的法向与附加节点的位置关系、考虑余弦效应，计算形状系数。
使用表面单元进行热辐射分析的实例，请参考《ANSYS 校验手册》：
VM192Cooling of a billet by radiation
6.6AUX12―辐射矩阵生成器
只有ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/Thermal等产品提供AUX12，用于计算多个辐射面之间的辐射热传递。AUX12生成辐射面间的形状系数矩阵，并将此矩阵作为超单元用于热分析。分析模型可包含隐藏面或部分隐藏面，以及能吸收辐射能量的―空间节点‖。使用AUX12计算面与面之间的辐射可分为以下三个步骤：
定义辐射面
生成辐射矩阵
将辐射矩阵用于热分析
6.6.1定义辐射面分析类型
图6-1 二
维和三维的辐射面
图6-2辐射面上覆盖的单元
在2D有限元模型的辐射边上覆盖一层LINK32单元，或在3D有限元模型的辐射面上覆盖一层SHELL57单元，步骤如下：
在前处理中创建热分析模型。由于辐射表面不支持对称条件，包含辐射的模型就无法利用几何上的对称性，因此必须建立完整的分析模型。二维和三维的辐射面示意图6-1如下：在辐射面上覆盖一层SHELL57（3D）或LINK32（2D）单元，如图6-2所示。最好的方法是先选择辐射面的节点，然后用下面的方法创建面上的单元：
命令：ESURF
GUI:Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Surf Effect>Extra Node
Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Surf Effect>No extra Node
在执行上述命令之前，要确定首先激活了相应的单元类型及材料属性，如果不同辐射面的辐射率不同，建议用材料编号来区分这些面。还要注意SHELL57或LINK32的节点一定要与相应实体单元对应节点编号重合。否则计算结果将是错误的。
所覆盖的SHELL57或LINK32单元的方向是非常重要的。AUX12假设辐射方向是SHELL57单元坐标系的正Z向或LINK32单元坐标系的正Y向，因此必须正确地划分覆盖层的网格以使辐射面相对。单元的方向是由节点的排列顺序决定的，如下图所示:
图6-3 覆盖单元的方向
显示单元辐射方向的方法如下：
命令：/PSYMB,ESYS,1
GUI: Utility Menu>PlotCtrls>Symbols, 将ESYS Element Coordinate设置为ON。
定义一个空间节点，用于吸收没有被模型中其它辐射面吸收的辐射能量。这个节点的位置是任意的，对于一个开放系统通常需要空间节点，而对于封闭系统则不得设置空间节点
6.6.2生成辐射矩阵
计算辐射矩阵可按如下的步骤完成：
1．进入Aux12
命令：/AUX12
GUI：Main Menu>Radiation
2. 选择构成辐射面的节点和单元。较简便的方法是根据单元属性选择（如单元类型）选择单元，然后选择所有Attached to单元的节点（同时应注意将空间节点也选择进来）: 命令：ESEL,S,TYPE和NSEL
GII:Utility Menu>Select>Entities
3. 确定所分析的模型是3D还是2D
命令：GEOM
GUI:Main Menu>Radiation Matrix>Other Settings
AUX12采用不同的算法分别计算2D和3D模型的形状系数，AUX12默认为3D。2D可以是平面的（NDIV＝0），也可以是轴对称的（NDIV >0），缺省为平面的。轴对称模型在内部展成3D，NDIV是圆周方向分割数量。例如NDIV＝10，则每段为36度。
4．确定辐射率（缺省为1.0）：
命令：EMIS
GUI:Main Menu>Radiation Matrix>Emmisivities
5. 定义Stefan-Baltzmann常数（缺省情况下，英制单位为0.119×10-10 Btu/hr-in2-R4，国际单位制为5.67×10－8W/m2K4）。
命令：STEF
GUI：Main Menu>Radiation Matrix>Other Settings
6. 确定计算形状系数的方法。
命令：VTYPE
GUI:Main Menu>Radiation Matrix>Write Matrix
可选择非隐藏或隐藏两种方法之一，非隐藏方法计算每个单元对其它单元的形状系数，无论两单元之间是否有阻碍；隐藏方法（默认）首先用―隐藏线‖算法确定两单元之间是否―可见‖，如果目标单元与辐射单元的辐射方向指向对方，而且设有其它单元阻碍，则它们是―可见‖的，形状系数按如下方法计算：
每一个辐射单元被封闭成一个半径为单位值的半球（3D）或半圆（2D）；
所有的目标单元向这个半球或半圆投影；
一定数量（默认为20）的射线由辐射单元面投向半球或半圆。这样，形状系数就是投到投影面上的射线数量与辐射面发出的射线的数量之比，通常设定的射线数量越多，形状系数的精度越高。可以通过设定VTYPE命令的变量NZONE或上述的菜单来设定射线数量7．如果有必要（例如开放系统），应指定空间节点：
命令：SPACE
GUI:Main menu>Radition>Matrix>Other Settings
8．将辐射矩阵写到文件jobname.sub中,如果想要写更多的辐射矩阵，为不同的矩阵指定不同的文件名：
命令：WRITE
GUI: Main Menu>Radiation Matrix>Write Matrix
如果需要打印出辐射矩阵，应在执行Write命令之前执行命令：mprint,1。
9．选择所有节点及单元
命令：ALLSEL
GUI:Utility Menu>Select>Everything
现在就已经将辐射矩阵作为一个超单元写入到一个文件中了。
6.6.3 使用辐射矩阵进行热分析
生成了辐射矩阵之后，重新进入前处理器，定义作为超单元的辐射矩阵。步骤如下：
1．重新进入前处理器，选择单元MATRIX50（超单元），并设置单元Keyoption为热辐射分析。
命令：/PREP7
GUI：Main Menu>Preprocessor
2．设置缺省单元类型为超单元
命令：TYPE
GUI:Main Menu>Preprocessor>Create>Element>Elem Attributes
3．读入辐射超单元矩阵
命令：SE
GUI:Main Menu>Reprocessor>Create>Elements–Super elements-From .SUB
4．不选择或删除用于生成辐射矩阵的SHELL57或LINK32单元,因为在热分析中已经不再需要了。
命令：EDELE
GUI:Main Menu>Preproccssor>Modeling>Delete>Elements
5．进入求解器，定义空间节点的热边界条件，空间节点的典型热边界为温度（环境温度），也可能是热流率。边界条件应能够反映被模拟的环境的真实情况。
命令：D,F
GUI:Main Menu>Solution>Loads-Apply…
6．其它步骤与普通热分析相同
6.7使用空间节点的几点建议
尽管模拟热辐射并不总是需要定义空间节点，但使用或不使用空间节点可能会明显影响计算精度，分析中请注意有关空间节点的如下几点：
6.7.1对于非隐藏方法
用非隐藏方法计算形状系数，不对空间节点做特别的考虑，也可以得到系统足够精确的解。通常对于封闭系统不应定义空间节点；而对于开放系统应当定义。只有当开放系统中含有灰体（辐射率小于1）时，才必须定义一个空间节点，以保证计算精度。
6.7.1对于隐藏方法
AUX12中形状系数计算的精度会影响到空间节点的辐射计算，由于计算的误差在空间节点上累积，在封闭或接近封闭系统中空间节点形状系数的相对误差会过大。
使用隐藏方法时，可能会需要增大计算形状系数时的射线数量，并细化网格，以便得到更精确的形状系数。如果上述方法不能实施，可考虑如下建议：
对于封闭系统，即所有的辐射面形成一个封闭空间，不向外界辐射，不要使用空间节点。
如果问题的实质允许只模拟辐射面间辐射（忽略向空间的辐射），那就不要定义空间节点。这种情况仅对黑体（辐射率为1）有效。
对于一个接近封闭的系统，如果必须考虑向空间的辐射，可以在开口处划分网格，并将开口处节点的温度自由度约束为空间温度。这样，空间形状系数的计算更精确。
对于有明显空间损失的开放系统，可以使用空间节点（需要定义节点的热边界条件）来计算辐射损失，这样中等的网格密度及射线数量会得到足够精度的结果。
6.8使用AUX12的几点注意事项
只有所有的辐射面之间可以完全地看到对方时，才能使用非隐藏方法。否则形状系数的计算是错误的，热分析的结果不正确甚至不会收敛。
隐藏方法需要明显更长的计算时间，所以只有辐射面间有障碍存在或无法分组计算时才选用。
对于有些情况可以对辐射面分组，各组之间在辐射传热上是完全独立的。由于在一个组中的辐射面之间没有阻碍，可以用非隐藏方法计算形状系数，分别写入辐射矩阵文件。这样可以节省大量CPU时间。要对辐射面进行分组，在写矩阵之前选择的需要的辐射面组。
对于隐藏方法，增大射线数量会提高形状系数的计算精度。
无论是隐藏的方法还是非隐藏的方法，通常辐射表面的网格越细，越规则，形状系数计算精度越高。但是，对于隐藏法而言，如果要得到相同精度的形状系数，其对网格的要求比非隐藏法更高。如果网格太差，即使将射线的数量增加到其最大值，也无法获得所需的求解精度。
对于轴对称情况，NDIV设为20，可以得到足够精度的形状系数。单元在拓展到3D时应有合理的形状（长细比应在合理的范围内）。
用于生成2D辐射矩阵的LINK32单元，并不直接支持轴对称选项。因此，对于轴对称模型，确认在运行热分析以前删除或不选择此单元。
理论上讲，对于封闭系统，由任意一个辐射表面到所有其它辐射面的形状系数的和为1；对于开放系统则应小于1。可以通过执行MPRINT,1命令将形状系数如下打印出来―***FORM
FACTORS *** TOTAL = Value‖，由此可检查每一个辐射面形状系数的计算是否正确。如果超过1则肯定错误。尤其在两辐射面间有障碍时，不留意地使用了非隐藏方法计算，就会出现这种情况。
6.9Radiosity求解器方法
只有ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical，ANSYS/Thermal等产品提供Radiosity求解器。该方法可以求解多个面间的常规热辐射问题，适用于所有含温度自由度的二维和三维单元。
定义辐射面；
定义求解选项；
定义形状系数（View Factor）选项；
计算并查询形状系数。
定义载荷选项
6.9.1定义辐射面
在PREP7中创建三维几何模型并划分实体网格。需要注意的是这种方法不支持对称条件，因此所有参与热辐射的表面必须全部建模。辐射表面为3D模型中的面或2D模型中的边。该方法允许有多达10个独立的辐射对，辐射对含有相互间有辐射换热的面。
用SF、SFA、SFE或SFL命令定义每一个辐射面的辐射率及辐射对编号。对于所有相互之间有热辐射作用的辐射面，使用同一个辐射对编号。如果辐射率与温度有关，可在上述命令中定义VALUE＝－N，此时，对于材料N，其辐射率的值由EMIS性质表确定。
验证是否为已定义的表面指定了正确的辐射率、辐射对编号及辐射方向。
命令：/PSF
GUI：Utility Menu>PlotCtrls>Symbols
在SHELL57或SHELL157号单元上施加辐射载荷时，必须为其内外表面的方向指定合适的编号。可使用SF，SFA，SFE命令来施加这些载荷。SF和SFA命令仅将辐射表面载荷施加在壳单元的1号面上，如果要在2号面或两个面上都施加辐射表面载荷，请适用SFE命令。有关这两种单元的表面方向和编号请参见《ANSYS Element Reference》。
6.9.2设定分析选项
对于辐射分析，必须要设定相应单位制下的Stefan-Boltzmann常数：
命令：STEF
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Solution Option
Main Menu>Radiation>Solution Option
Main Menu>Solution>Solution Option
如果当前使用的温度制为摄氏或华氏，应定义一个温度偏移量将其转化到绝对温度：
命令：TOFFST
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Solution Option
Main Menu>Radiation>Solution Option
Main Menu>Solution>Solution Option
设定求解器，选择直接求解器或迭代求解器（默认）。同时也可以设定热流密度的松弛系数和收敛精度：
命令：RADOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Solution Option
Main Menu>Radiation>Solution Option
Main Menu>Solution>Solution Option
如果分析的是一个开放系统，必须定义环境温度（空间温度）或为每个辐射对定义环境节点，设定环境辐射空间温度的方式如下：
命令：SPCTEMP
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Solution Option
Main Menu>Radiation>Solution Option
Main Menu>Solution>Solution Option
SPCTEMP命令定义每个辐射对的空间温度，同时，也可用该命令显示或删除所有已定义的空间温度。为每个辐射对设定空间节点的方式如下：
命令：SPCNOD
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Solution Option
Main Menu>Radiation>Solution Option
Main Menu>Solution>Solution Option
如果前面提到的―环境‖是分析模型中的另外一个实体，则必须对每个辐射对用SPCNOD命令为环境辐射定义空间节点。Radiosity求解器将在空间节点上指定的温度作为环境温度。可用该命令显示或删除所有已定义的空间节点。
6.9.3定义形状系数选项
对于三维或二维模型，要计算新的形状系数，可用如下方式定义各种选项：
命令：HEMIOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>View Factor Option
Main Menu>Radiation>View Factor Option
Main Menu>Solution>View Factor Option
该命令设置采用半立方（Hemicube）法计算形状系数时的―分辨率‖，默认值为10，此值越高，形状系数的计算精度越高。
选择计算2D模型的形状系数的选项：可将2D模型定义为2D平面或轴对称（缺省为平面）、可设定轴对称模型的划分区间数（默认为20）、可选择隐藏和非隐藏选项（缺省为隐藏）、可设定形状系数计算的区域数（缺省为200）。
命令：V2DOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>View Factor Option
Main Menu>Raduiation>View Factor Option
Main Menu>Solution>View Factor Option
设定是否需要重新计算形状
命令：VFOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>View Factor Option
Main Menu>Radiation>View Factor Option
Main Menu>Solution>View Factor Option
VFOPT，opt设置为NEW时，则程序重新计算形状系数并将其保存在一个文件中。如果数据库中已经有了形状系数，则该命令可以关闭对形状系数的计算（opt=OFF）。在第二次（或多次）执行SOLVE命令时，OFF是默认值，即不重新计算形状系数而直接读取第一次求解的形状系数。如果第一次求解后形状系数发生较大改变，需要重新计算形状系数（如大变形），则应在第二次（或多次）求解前，将此值设定为NEW，重新计算形状系数。
6.9.4计算并验证形状系数选项
然后可以计算形状系数，并验证和得到平均值。
计算并存储形状系数：
命令：VFCALC
GUI：Main Menu>Radiation>Compute
可用如下命令列出所选择单元对的形状系数并计算平均系数：
命令：VFQUERY
GUI:Main Menu>Radiation>Query
用如下命令可将平均系数提取出来：
*GET,Par,RAD,VFAVG
6.9.5设定载荷选项
如果模型有均匀的温度，本步将设定初始温度。还需要定义载荷步并将边界条件的变化形式设定为渐变。
对所有节点设定初始的均匀温度
命令：TUNIF
GUI:Main Menu>Solution>Settings>Uniform Temp
设定载荷步数量或时间步
命令：SUBST或DELTIM
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step
Opts-Time/Frequenc>Freq and Substps or Time and Substps
Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time-Time Step
由于热辐射是高度非线性的，应设定渐变的边界条件
命令：KBC
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-T
ime/Frequency>Time-Time Step
6.10静态热辐射分析的几点建议
对于只有热流密度(HFLUX)或热流率（HEAT）边界条件的热辐射问题，或热辐射作为热传递主导方式的问题（即低导热系数），应采用―伪瞬态‖求解方法来求解静态问题。主要有如下三个步骤：
1．在定义材料属性时，定义材料的密度和比热为常值。设定这两个材料值的大小并不重要，因为最终是求解稳态问题；
2．将求解类型设定为瞬态问题
命令：ANTYPT
GUI:Main Menu>Solution>New Analysis
3．将准静态辐射分析求解为稳态问题
命令：QSOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>-Load Step Options->Time/Frequency>Quasi-Static
只有当SOLCONTROL,ON时，QSOPT命令才有效。可用OPNCONTROL 命令设定稳态温度的误差。
与物体材料属性（密度、比热、导热系数等）相关，在瞬态变化刚开始时，物体温度的变化量可能很小。开始时将QSOPT设置为ON，将结束时间设为默认值（TIME=1），可得到非静态的结果，按以下方法可得到纯静态结果值:
用命令OPNCONTROL减小静态温度误差范围，这样可能会使计算时间延长；
增大最终时间值和时间步长值以便在后面获得大的温度改变。
6.11热辐射分析实例1
6.11.1问题描述
在第五章实例1中考虑热辐射，冷却栅表面黑度为0.9，求解温度分布及与空气间的热流率。
使用隐藏方法
首先按第五章例1的命令流或菜单，求解未考虑热辐射时的温度分布。注意到表面单元可以转换为LINK32，使用隐藏方法生成一个辐射矩阵。然后再回到原来的分析，将此辐射矩阵作为超单元加入，求解温度分布。
6.11.2菜单操作过程（接第五章实例1）
6.11.2.1将单元类型2更换为LINK32
选择―Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete‖，点击Add，单元编号中输入2，选择LINK32，点击OK。
6.11.2.2创建空间节点，用于计算辐射到空气中的热流率
选择―Main Menu>Preprocessor>Create>Node>On Active CS‖，节点编号为NN+2, X坐标为
6.5*fspc/2, Y坐标为hgt+0.2。
6.11.2.3选择所有单元为2的单元及节点
1、选择―Utility Menu>Select>Entities>Element>By Attributes>Element Type, 2, From Full‖，点击Apply。
2、选择―Utility Menu>Select>Entities>Nodes>Attached to>Elements, From Full‖，点击OK。
6.11.2.4将所选单元的第三节点修改为NN＋2
选择―Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Modify Nodes‖，点击Pick all，在Starting Location N 中输入3，New node number at location n中输入NN+2。
6.11.2.5定义辐射相关选项
1、定义黑度：选择―Main Menu>Radiation Matrix>Emissivities‖，将材料2,3,4,5的黑度都设定为0.9，点击OK。
2、设定定义斯蒂芬—波尔兹曼常数、2D/3D、空间节点：选择―Main Menu>Radiation Matrix>Other Setting‖，输入斯蒂芬—波尔兹曼常数为0.119e-10（英制），选择2D，空间节点为NN+2。
3、选择隐藏方式并生产辐射矩阵文件：选择―Main Menu>Radiation Matrix>Write Matrix‖，选择Hidden, 输入文件名bays，点击OK。
6.11.2.6再次进入前处理，恢复单元类型2为SURF151
选择―Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete‖，注意修改单元选项如第五章例1。
6.11.2.7选择所有节点，并将SURF19单元的第三节点恢复为NN+1
1、选择―Utility Menu>Select>Entities>Nodes>Select all‖，
2、选择―Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Modify Nodes‖，点击Pick all, 在Starting Location N 中输入3, 在New node number at location n中输入NN+1。
3、选择―Utility Menu:>Select>Select Everything‖。
6.11.2.8定义热分析的超单元
1、选择―Main Menu:>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete‖，选择SuperElement 50，在单元属性中设置element behavior 为Ration Substr。
2、选择―Main Menu>Preprocessor>Create>Element>Elements Attribute‖ 设置单元类型为3，材料为1。
3、选择―Main Menu>Preprocessor>Create>Element>From .sub file‖，输入bays。
6.11.2.9求解
1、设定英制华氏度与英制绝对温度差值：选择―Main Menu>Preprocessor>Element Type>
Add/Edit/Delete‖，输入460。
2、约束空间节点NN+2的温度：选择―Main Menu>Solution>Apply>Temperature>On node‖，
输入90。
3、求解：选择―Main Menu>Solution>solve current CS‖。
6.11.2.10后处理
1、打印冷却栅与空气的热流率：选择―Main Menu>General Postproc>List Resust>Reaction Solu‖。
2、显示冷却栅温度分布：选择―Utility Menu>Select>Entities>Nodes>By Num/Pick, Unselect‖，点击OK，输入NN+1，NN+2，输入OK。
3、选择―Main Menu>General Postproc>Plot Resust>Nodal Solution>Temperature‖。
6.11.3等效的命令流方法
/prep7!重新进入前处理
et,2,link32!将单元2定义为LINK32
n,nn+2,6.5*fspc/2,hgt+.2!创建计算辐射到空气中热量的空间节点
esel,s,type,,2!选择所有单元类型为2的单元
nsle,s!选择单元上节点
emod,all,3,nn+2!修改单元，将空间节点作为第三节点
eplot
finish
/aux12!进入辐射矩阵生成器
emis,2,.9!定义黑度
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10!定义斯蒂芬—波尔兹曼常数
geom,1!两维
vtype,0!隐藏方法
space,nn+2!空间节点为NN+2
write,bays!将辐射矩阵写入bays.sub文件
finish!退出辐射矩阵生成器
/prep7!再次进入前处理
et,2,surf19,1,,,1,1!将单元类型2重新定义为SURF19
keyopt,2,8,2
nsel,all
emod,all,3,nn+1!修改单元，将孤立节点NN+1作为第三节点
allsel
et,3,matrix50,1!定义单元类型3为超单元
mat,1
real,1
se,bays!读入bay3.sub中的辐射矩阵
finish
/solu
toffst,460!设置英制绝对零度
d,nn+2,temp,90!定义空间节点NN+2的温度
solve!求解
finish
! 后处理
/post1
prrsol!求解冷却栅与空气的热流率
nsel,u,node,,nn+1,nn+2
plns,temp!显示温度分布
finish
使用非隐藏方法
6.11.4等效的命令流方法
/prep7
et,2,link32
n,nn+2,6.5*fspc/2,hgt+.2
esel,s,type,,2
nsle,s
emod,all,3,nn+2
eplot
finish！以上与隐藏方法相同
/aux12
x=0
lsel,s,line,,5+x,6+x！生成第一个辐射矩阵文件bay1.sub lsel,a,line,,10+x,20+x,10
lsel,a,line,,15+x,16+x,1
nsll,s,1
esln,s,1
/dist,1,1.21
/focus,1,1.1,0.6
eplot
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10
geom,1
vtype,1! 非隐藏方法
space,nn+2
write,bay1
allsel
x=19! 生成第二个辐射矩阵bay2.sub lsel,s,line,,5+x,6+x
lsel,a,line,,10+x,19+x,9
lsel,a,line,,15+x,16+x,1
nsll,s,1
esln,s,1
eplot
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10
geom,1
vtype,1
space,nn+2
write,bay2
allsel
x=38! 生成第三个辐射矩阵bay3.sub lsel,s,line,,5+x,6+x
lsel,a,line,,10+x,19+x,9
lsel,a,line,,15+x,16+x,1
nsll,s,1
esln,s,1
eplot
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10
geom,1
vtype,1
space,nn+2
allsel
x=57！生成第四个辐射矩阵文件bay4.sub
lsel,s,line,,5+x,6+x
lsel,a,line,,10+x,19+x,9
lsel,a,line,,15+x,16+x,1
nsll,s,1
esln,s,1
eplot
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.19e-10
geom,1
vtype,1
space,nn+2
write,bay4
allsel
x=76 !生成第五个辐射矩阵文件bay5.sub
lsel,s,line,,5+x,6+x
lsel,a,line,,10+x,19+x,9
lsel,a,line,,15+x,16+x,1
nsll,s,1
esln,s,1
eplot
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10
geom,1
vtype,1
space,nn+2
write,bay5
allsel
lsel,s,line,,61,64,3 ! 生成第六个辐射矩阵文件bay6.sub lsel,a,line,,97
nsll,s,1
esln,s,1
/dist,1,auto
/focus,1,auto
emis,2,.9
emis,3,.9
emis,4,.9
emis,5,.9
stef,0.119e-10
geom,1
vtype,1
space,nn+2
write,bay6
allsel
/prep7！再次进入前处理
esel,s,type,,2！作与隐藏方法类似的修改et,2,surf19,1,,,1,1
keyopt,2,8,2
nsel,all
emod,all,3,nn+1
allsel
et,3,matrix50,1
type,3
mat,1
real,1
se,bay1！依次读入矩阵文件
se,bay2
se,bay3
se,bay4
se,bay5
se,bay6
finish
/solu
toffst,460
d,nn+2,temp,90
solve！求解
finish
/post1
prrsol！得到冷却栅与空气的热流率nsel,u,node,,nn+1,nn+2
plns,temp！得到温度分布
6.12热辐射分析实例2
6.12.1问题描述
如图所示，考虑两个圆环之间的相互辐射。内环的外表面的辐射率为0.9，内环的内表面保持温度为1500F。外环面的内表面的辐射率为0.7,其外表面温度为100F。外界空间温度为70F。
图6-4 辐射圆环
6.12.2等效的命令流方法
/TITLE,RADIATION BETWEEN CIRCULAR ANNULUS
! Example for2D radiation analysis using the radiosity method
/PREP7
CYL4,0,0,.5,0,.25,180!定义内环参数
CYL4,0.2,0,1,0,.75,180! 定义外环参数
ET,1,PLANE55! 定义2D 热分析单元
LSEL,S,LINE,,1
SFL,ALL,RDSF,.9, ,1,! 内环辐射边界条件
LSEL,S,LINE,,7
SFL,ALL,RDSF,.7, ,1,! 外环辐射边界条件
LSEL,S,LINE,,3
DL,ALL, ,TEMP,1500,1! 内环温度
LSEL,S,LINE,,5
DL,ALL, ,TEMP,100,1 ! 外环温度
ALLSEL
STEF,0.119E-10! 定义Stefan-Boltzman常数
TOFFST,460! 温度偏移
RADOPT,0.5,0.01,0, ! 设置Radiosity求解器参数
SPCTEMP,1,70! 封闭体的空间温度
V2DOPT,0.0,0,0, ! 2D 形状系数
ESIZE,0.05,
AMESH,ALL
MP,KXX,1,.1! 导热率
FINISH
/SOLU
TIME,1
DELTIM,.5,.1,1
NEQIT,1000
SOLVE
FINISH
/POST1
ASEL,S,AREA,,1
NSLA,S,1
PRNSOL,TEMP
FINISH
6.13热辐射分析实例3
6.13.1问题描述
如图所示圆锥台的一个底面温度为100℃，圆台的表面暴露在温度为25℃的空气中，对流系数为1W/m2℃。锥台表面的辐射率为0.5,锥台材料的导热系数为10W/m℃。锥台的高0.5m,底半径为0.2m和0.1m。求解圆台的温度分布。
图6-5 辐射圆锥台
6.13.2等效的命令流方法
/TITLE,Thermal Analysis of Fin using Radiosity Method
/PREP7
ET,1,SOLID70! 选择8节点三维六面体热实体单元
MP,KXX,1,10.0! 导热系数为10.0 W/m°K
ESIZE,0.05,0! 单元尺寸
CONE,0.2,0.1,0,0.5,0,90,! 创建实体几何模型CONE,0.2,0.1,0,0.5,90,180,
CONE,0.2,0.1,0,0.5,180,270,
CONE,0.2,0.1,0,0.5,270,360,
VGLUE,ALL! 布尔操作
MSHAPE,0,3D! 设定为3-D六面体单元MSHKEY,1
VMESH,ALL! 网格划分
ASEL,S,AREA,,3
ASEL,A,AREA,,23
ASEL,A,AREA,,31
ASEL,A,AREA,,27
NSLA,S,1
SF,ALL,RDSF,.5,1! 辐射边界条件
SF,ALL,CONV,1.0,25.0! 对流边界条件
ALLSEL
ASEL,S,AREA,,1
ASEL,A,AREA,,25
ASEL,A,AREA,,29
ASEL,A,AREA,,21
NSLA,S,1
D,ALL,TEMP,100.0! 一底面温度约束为100℃ALLSEL
SPCTEMP,1,25.0! 设定空间温度
HEMIOPT,100! 设定形状系数求解精度RADOPT,.1,.1,1,1000,.1,.1! 设定radiosity求解器选项TOFFST,273.0! 设定绝对零度
STEF,5.67E-8! 设定Stefan-Boltzmann常数
FINISH
/SOLU
DELTIM,.01,.0001,.1! 设定载荷步增量
TIME,1.0! 设定载荷步结束的时间值
NEQIT,100! 设定迭代次数
SOLVE
FINISH
/POST1
PLNSOL,TEMP! 显示温度云图
FINISH
/EXIT,ALL
课程与教学论案例分析
第三模块学习/专题一学习理论的新进展/学习活动 第六节新近的学习理论 案例分析 考试题：Internet课程后的应用水平 考试目的：考查学生学习Internet课程后的应用水平。 试题样例： （考生电子邮件帐号、收件人1、收件人2的邮件地址均由监考老师给出。） 你是一个刚从某大学新闻系毕业的学生，听说新华通讯社（中国）正在招聘新记者，新华社正是你理想的工作单位。请你通过INTERNET完成下列工作： 一、通过适当方式，在因特网上查找到新华社的网站，并通过其导航系统找到新华社总编的介绍网页，将总编的照片保存到自己文件夹下，文件名为网1.jpg(扩展名与原图片文件相同)；再以纯文本的形式保存总编的简介，文件名为网2.txt。（本小题19分） 二、通过FTP从https://www.360docs.net/doc/9415576701.html,的某一个文件夹下下载一个名为coolthings.arj的文件到自己的文件夹下，此文件为《应聘注意事项》，请你用适当的方式将其解压，解压后的文件存放在考生文件夹下。（本小题16分） 三、通过自己的电子邮件信箱，向新华社总编室（收件人1）及人事处（收件人2）同时发出一封应聘意向信。要求如下：(本小题31分) 1、设置自己的收发邮件的帐号； 2、邮件主题为：你的准考证号－姓名（如考生李菲，本次准考证号为110503241008，则邮件的主题为：110503241001－李菲）； 3、正文说明你的基本情况，并表明你愿意应聘驻外记者一职，不少于80字； 4、选用一种信纸； 5、信尾有你的签名及写信日期； 6、将素材文件夹下的相片.jpg作为邮件附件同时发送。 四、制作一组宣传自己形象及证明自己能力的网页，为节省时间，我们已经将你的有关材料存放在素材文件夹下，请你选用。（本小题34分）
ANSYS热分析详解
第一章简介 一、热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量〕等。 热分析在许多工程应用中扮演重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。 二、ANSYS的热分析 ?在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中 ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。 ?ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。 ?ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。 三、ANSYS 热分析分类 ?稳态传热：系统的温度场不随时间变化 ?瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化 四、耦合分析 ?热－结构耦合 ?热－流体耦合 ?热－电耦合 ?热－磁耦合 ?热－电－磁－结构耦合等
第二章 基础知识 一、符号与单位 W/m 2-℃ 二、传热学经典理论回顾 热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒定律: ● 对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕 PE KE U W Q ?+?+?=- 式中: Q —— 热量; W —— 作功; ?U ——系统内能; ?KE ——系统动能； ?PE ——系统势能； ● 对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ??； ● 通常考虑没有做功：0=W , 则：U Q ?=； ● 对于稳态热分析：0=?=U Q ，即流入系统的热量等于流出的热量； ● 对于瞬态热分析：dt dU q = ，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。 三、热传递的方式 1、热传导 热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热传导遵循付里叶定律：dx dT k q -=''，式中''q 为热流密度（W/m 2），k 为导热系数（W/m-℃），“-”表示热量流向温度降低的方向。
热辐射计算公式
传热学课程自学辅导资料 （热动专业） 二○○八年十月
传热学课程自学进度表 教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：2006 1
注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。 2
传热学课程自学指导书 第一章绪论 一、本章的核心、重点及前后联系 （一）本章的核心 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （二）本章重点 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （三）本章前后联系 简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程 二、本章的基本概念、难点及学习方法指导 （一）本章的基本概念 1、热传导 导热（Heat Conduction）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。 特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。 从微观角度分析物体的导热机理： 气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。 非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。 液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。 热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。 3
管理案例分析课程教学大纲
《管理案例分析》课程教学大纲 第一部分大纲说明 一、课程的性质和任务 管理案例分析课程是中央广播电视大学开放教育本科（专科起点）工商管理专业的一门统设必修课，是为工商管理专业学生掌握基本的管理理论知识和实际操作能力而设置的一门专业课程。通过本课程的学习，使学生加深对管理原理的理解，掌握管理案例分析的方法，具备分析和管理企业组织的能力。 本课程教学计划为54学时，3学分，主要在本科学习第二学年的第一学期开设。管理案例分析是一门实践操作性极强的课程，教学仿真效果显著，十分有利于学生在课堂学习中理论联系实际，更好的运用经济管理知识理解、研究并解决企业实际问题。而且，其教学模式的示范意义也十分重大。通过管理案例分析课程的教学，要使学生掌握经济管理领域的基本知识、基本原理，通过案例分析掌握系统管理理论和解决企业实际问题的方法，同时培养学生爱岗敬业的精神，为学生毕业后成功地走上社会参加企业经营管理实践打下基础。为达到上述目标、适应电大开放教育远程教学的需要，管理案例分析教材应立足把本学科的基本概念、原理、流程、技术和方法及其框架体系介绍清楚，同时也适当反映当前世界各国尤其是我国在分类领域和综合的管理案例分析方面的最新研究成果或经验总结，多种媒体教材力争做到视野开阔、资料丰富、论述精辟、语言简洁、深入浅出、通俗易懂。 管理案例分析课程的基本任务和教学目标是：培养社会主义经济建设需要的德、智、体全面发展的，适应我国改革开放以来建立起来的市场经济和现代化建设中企业管理发展需要的，从事社会组织工作者、企业家、职业经理人和各类专业管理人才。 二、与相关课程的衔接、配合与分工 管理案例分析属于工商管理专业的方法论课程。其先修相关课程有：现代管理原理、组织行为学、管理思想史、现代管理专题、人力资源管理、战略管理、成本管理、流通概论、公司概论、小企业管理、国际企业管理等课程。 三、课程的教学基本要求
热辐射基本定律
热辐射的基本定律 ? ?smyt_1983 ?2位粉丝 ? 1楼 在工程技术中，在日常生活中，辐射换热现象是屡见不鲜的。太阳对大地的照射是最常见的辐射现象。高炉中灼热的火焰会烘烤得人们难以忍受…太阳对人造卫星的辐射，会使卫星的朝阳面的温度明显地高于卫星背阳面的温度；高温发动机部件与飞机机体之间的辐射换热严重地影响着飞机的结构与强度设计，等等。特别是近年来，人类对太阳能的利用，都大大地促进了人们对辐射换热的研究。 本章首先介绍辐射的基本特性和基本规律；然后重点讨论物体之间的辐射换热规律；最后对气体辐射换热的特点作扼要的介绍。 第一节基本概念 1－1 热辐射的本质和特征 由于不同的原因，物体能够向其所在的空间发射各种不同波长的电磁波；不同波长的电磁波具有不同的效应，人们可以利用不同波长的电磁波效应达到一定的目的。比如，人们可以利用无线电波传送信息，利用x射线穿透物质的能力进行零件探伤，利用热射线传递热能，等等。人们根据电磁波不同效应把电磁波分成若干波段。波长λ＝0.38一0.76μm的电磁波段称为可见光波段λ＝0. 76—1000 μm的电磁波段称为红外波段(一般将红外波段范围又分为近红外波段和远红外波段，近红外波段为λ＝0.7—25μm，远红外波段为λ＝25—1000μm)；波长大于1000μm的电磁波段称为无线电波段(根据其波长的不同又可分为雷达、视频和广播三个波段)；波长小于0.4μm的电磁波依次分为紫外线、x射线和Y射线等。可见光和红外线以及紫外线的一部分被物体吸收后产生热效应，即波长λ＝0.1—1000 μm范围内的电磁技能被物体吸收变为热能，因此，这一波长范围的电磁波称为热射线。因为在一般常见的工业温度条件下，其辐射波长均在这一范围，所以本课程所感兴趣的将是热射线，下面将专门讨论这一波长范围内电磁波的发射、传播和吸收的规律。 一、热辐射的本质和特点
热辐射成像实验
实验3 热辐射成像实验 热辐射是19世纪发展起来的新学科，至19世纪末该领域的研究达到顶峰，以致于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。黑体辐射实验是量子论得以建立的关键性实验之一，也是高校实验教学中一重要实验。物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象成为热辐射，热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0到∞，而一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。物体在向外辐射的同时，还将吸收从其他物体辐射的能量，且物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。 【实验目的】 1、研究物体的辐射面、辐射体温度对物体辐射能力大小的影响，并分析原因。 2、测量改变测试点与辐射体距离时，物体辐射强度P 和距离S 以及距离的平方S 2的关系，并描绘P-S 2曲线。 3、依据维恩位移定律，测绘物体辐射能量与波长的关系图。 4、测量不同物体的防辐射能力，你能够从中得到哪些启发？（选做） 5、了解红外成像原理，根据热辐射原理测量发热物体的形貌（红外成像）。 【实验原理】 热辐射的真正研究是从基尔霍夫（G.R.Kirchhoff ）开始的。1859年他从理论上导入了辐射本领、吸收本领和黑体概念，他利用热力学第二定律证明了一切物体的热辐射本领r (ν,T )与吸收本领α(ν,T )成正比，比值仅与频率ν和温度T 有关，其数学表达式为： ),() ,(),(T F T T r νναν= （3-1） 式中F (ν,T )是一个与物质无关的普适函数。在1861年他进一步指出，在一定温度下用不透光的壁包围起来的空腔中的热辐射等同于黑体的热辐射。1879年，斯特藩（J.Stefan ）从实验中总结出了黑体辐射的辐射本领R 与物体绝对温度T 四次方成正比的结论；1884年，玻耳兹曼对上述结论给出了严格的理论证明，其数学表达式为： 4T R T σ= （3-2） 即斯特藩-玻耳兹曼定律，其中4212/10673.5K cm w -?=σ为玻耳兹曼常数。 1888年，韦伯（H.F.Weber ）提出了波长与绝对温度之积是一定的。1893年维恩（wilhelmwien ）从理论上进行了证明，其数学表达式为：
第一周课程案例分析
案例分析题（直接根据图片分析即可） 1、根据《太极图中的财务自由智慧》、《财务自由纲领》中的内容，分析一下过去30年间东京的房价走势，以及分析一下东京房价未来可能的走势？（可从生钱资产、耗钱资产、净现金流、价格运动等方面进行分析，直接分析图片，需要精确的数字，只分析趋势的变化即可） 东京山手线某房产（单位：日元） 时间市价月租金 首付 （30%) 房贷利率月供（等额本息）其他支出（约房租的20%）月净现金流（月租金-月供-其他支出） 1991 3000万7万900万8% 15.4万 1.4万-9.8万2015 1200万 7.5万360万 2.50% 3.3万 1.5万 2.7万
图中为1985-2015年东京住宅价格指数。从图中可以看到自1985-1991年东京住宅价格指数从大概95点涨到240点，涨幅高达（240-95）÷95×100％=153%，涨幅非常大，然根据太极图中规律我们知道资产价格的涨跌是循环运动的，因此东京的房价不可能一直涨下去的，后来东京的房价从1991年的240点左右开始下跌，一直下跌到2015年的100点左右，跌幅高达（100-240）÷240×100％=﹣58％左右（不少房子跌幅超过80%）。根据太极图中规律知道资产价格的涨跌是循环运动，东京的房价不可能一直下跌，未来趋势应该是上涨的。 我们根据东京住宅价格指数表我们来具体分析一下东京山手线某房产，首先看1991年当时买入的房子大概3000万日元，月租金大概7万日元，首付30%为900万日元，贷款30年当时房贷利率大概8%，等额本息，月供为15.4万日元。其他各项支出为房租的20%，月支出为1.4万元。则这套房子的月净现金流为：7-15.4-1.4=﹣9.8万日元。投资年现金回报率为：﹣9.8×12÷900×100%＝﹣13%左右。此时房子为耗钱资产。根据太极图中规律知道这套房子的净现金流的正负是循环运动的。所以此时不应该买房子，有房子的话可以卖出。因为在未来这套房子的净现金流会变成正数。 再来看看2015买进的房子市价大概1200万日元，月租大概7.5万日元，首付30%为360万日元贷款当时房贷利率大概2.5%等额本息月供为3.3万日元。其他各项支出为房租的20%，月支出为1.5万日元。则这套房子的月净现金流为：7.5-3.3-1.5=2.7万日元。投资年现金回报率为：2.7×12÷360×100%＝9%左右。此时房子为生钱资产，根据太极图中规律知道房子的净现金流的正负是循环运动的，所以此时可以持有房子。
补充3-ANSYS热辐射分析
第六章 热辐射分析 6.1热辐射的定义 热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。电磁波以光的速度进行传递，而能量传递与辐射物体之间的介质无关。热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比，因此热辐射有限元分析是高度非线性的。物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律： 式中：—物体表面的绝对温度； —Stefan-Boltzmann常数，英制为0.119×10-10 BTU/hr-in-R，公制为 5.67×10-8 6.2基本概念 下面是对辐射分析中用到的一些术语的定义： 黑体 黑体被定义为在任意温度下，吸收并发射最大的辐射能的物体； 通常的物体为“灰体”，即ε< 1； 在某些情况下，辐射率（黑度）随温度变化； 辐射率（黑度） 物体表面的辐射率（黑度）定义为物体表面辐射的热量与黑体在同一表面辐射热量之比。 式中：－辐射率（黑度） －物体表面辐射热量 －黑体在同一表面辐射热量 形状系数 形状系数用于计算两个面之间的辐射热交换，在ANSYS中，可以用隐藏/非隐藏的方法计算2维和三维问题，或者用半立方的方法来计算3维问题。 表面I与表面J之间的形状系数为： 形状系数是关于表面面积、面的取向及面间距离的函数； 由于能量守恒，所以：
根据相互原理： 由辐射矩阵计算的形状系数为： 式中：－单元法向与单元I,J连线的角度 －单元I,J重心的距离 有限单元模型的表面被处理为单元面积dA I 及dA J ，然后进行数字积分。 辐射对 在辐射问题中，辐射对由一些相互之间存在辐射的面组成，可以是开放的或是闭合的。在ANSYS中，可以定义多个辐射对，它们相互之间也可以存在辐射ANSYS使用辐射对来计算一个辐射对中各面间的形状系数；每一个开放的辐射对都可以定义自己的环境温度，或是向周围环境辐射的空间节点。 Radiosity 求解器 当所有面上的温度已知时，Radiosity 求解器方法通过计算每一个面上的辐射热流来得到辐射体之间的热交换。而面上的热流为接下来的热传导分析提供了有限元模型的边界条件。重复上面的过程，就会由于新的时间步或者新的迭代循环会得到新的热流边界条件，从而计算出新的温度分布。在计算中使用的每个表面的温度必须是均匀的，这样才能满足辐射模型的条件。 6.3分析热辐射问题 针对不同的情况ANSYS为热辐射分析提供了四种方法。 热辐射线单元（LINK31），模拟两节点间（或多对节点）间辐射； 表面效应单元（SURF151及SURF152），模拟点对面（线）的辐射； 利用AUX12生成辐射矩阵，模拟更一般的面与面（或线与线）的辐射(只有ANSYS/Multiphysics ANSYS/Mechanical和ANSYS/Professional这些产品提供辐射矩阵生成器)； Radiosity求解器方法，求解二维、三维面与面之间的热辐射，该方法对所有含温度自由度的 二维和三维单元都适用。(只有ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical 和ANSYS/Professio- nal这些产品提供Radiosity求解器)
黑体辐射实验
实验十 黑体辐射实验 实验者：头铁的小甘 引言： 任何物体，只要温度大于绝对零度，就会向周围发生辐射，这称为温度辐射。 黑体是指能够完全吸收所有外来辐射的物体，处于热平衡时，黑体吸收的能量等 于辐射的能量，由于黑体具有最大的吸收本领，因而黑体也就具有最大的辐射本 领。这种辐射是一种温度辐射，辐射的光谱分布只与辐射体的温度有关，而与辐 射方向及周围环境无关。 6000o K 5000o K 4000o K 3000o K 图 1 黑体辐射能量分布曲线 黑体辐射 p lanck 公式 十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者，对黑体辐射进行了 大量实验研究和理论分析，实验测出黑体的辐射能量在不同温度下与辐射波长的 关系曲线如图 1 所示，对于此分布曲线的理论分析，历上曾引起了一场巨大的风 波，从而导致物理世界图像的根本变革。维恩试图用热力学的理论并加上一些特 定的假设得出一个分布公式－维恩公式。这个分布公式在短波部分与实验结果符 合较好，而长波部分偏离较大。瑞利和金斯利用经典电动力学和统计物理学也得 出了一个分布公式，他们得出的公式在长波部分与实验结果符合较好，而在短波 部分则完全不符。如图 2。因此经典理论遭到了严重失败，物理学历史上出现了 一个变革的转折点。 实验原理： Planck 提出：电磁辐射的能量只能是量子化的。他认为以频率ν做谐振动 的振子其能量只能取某些分立值，在这些分立值决定的状态中，对应的能量应该 是某一最小能量的 h ν整数倍，即 E=nh ν,n=1,2,3,…，h 即是普朗克常数。在 此能量量子化的假定下，他推导出了著名的普朗克公式 )() 1(35 1 2--= Wm e C E T C T λλλ
热辐射
热辐射
热辐射在生活与工厂中的应用冶金12-A1 马凯李景玉汪鹏飞 一、热辐射﹙thermal radiation ﹚ 物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热量传递的3种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。由于不同的原因，物体能够向其所在的空间发射各种不同波长的电磁波；不同波长的电磁波具有不同的效应，人们可以利用不同波长的电磁波效应达到一定的目的。 比如，人们可以利用无线电波传送信息，利用x射线穿透物质的能力进行零件探伤，利用热射线传递热能，等等。 二、热辐射 - 特点 热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点： ⑴辐射换热与导热、对流换热不同、它不依赖物体的接触而进行热量传递，而导热和对流换热都必须由冷、热物体直接接触或通过中间介质相接触才能进行。
⑵辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化，即物体的部分内能转化为电磁波能发射出去，当此波能射及另一物体表面而被吸收时，电磁波能又转化为内能。 ⑶一切物体只要其温度T＞0K，都会不断地发射热射线。当物体间有温差时，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，因此总的结果是高温物体把能量传给低温物体。即使各个物体的温度相同，辐射换热仍在不断进行，只是每一物体辐射出去的能量，等于吸收的能量，从而处于动平衡的状态。 关于热辐射，其重要规律有4个:基尔霍夫辐射定律、普朗克辐射分布定律、斯蒂藩·玻耳兹曼定律、维恩位移定律，这 4 个定律。有时统称为热辐射定律。 三、发展历史 1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。 1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正比绝对温度的四次方规律。 1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。
热辐射
崇明县新光中学课堂教案设计表课题 热在固体中和真空中的传递 授课 时间 课时 教学目标知识目标：通过热在金属中的传递实验，知道热在固体以传导的方式传递。 能力目标：初步学会运用理论推测的方法揭示固体的热传递方式 情感目标：通过辐射传递热的实验，知道热在空气中除通过对流方式外还可以通过辐射等方式传递。 重点难点教学重点：1．热在固体中以传导的方式传递。 2．辐射传热不需要介质。 教学难点：1．通过粒子理论解释传导现象。 2．辐射传热的现象以及辐射与传导、对流传热的根本差异 学情 教情 分析 教学 准备 铜棒、隔热板、氯化钴试纸、酒精灯\温度计2支，100瓦灯泡、灯座、接线板。 教学过程设计 教学 过程 教师活动学生活动设计意图 导入新课在屏幕上投出物质的三态粒 子构成模式图以及相关表 格。 让学生明确热在固体中不 可能通过对流传递。 ◆回顾物质的三态特性， 并复习热在气体和液体 中的传递方式——对 流。 明确热在固体中不可能通过 对流传递。 教学 过程 教师活动学生活动设计意图 教授新课实验1 ◆提问：为什么要将氯化 钴试纸能湿？ ◆提问：为什么在铜棒靠 近酒精灯一侧加隔热 板。 ◆提问：为什么A氯化钴 试纸最先变绿？最先A 变绿然后B变绿最后C 变绿的实验结果可以得 出什么结论？ ◆注视教师的实验操作过 程并思考教师提出的问 题。 通过实验现象知道热在固体 中从高温的一端传递到低温 的一端的方式称为传导 说明：隔热板可使用 泡沫塑料制作但在靠 近火焰一侧需加硬纸 板。
教授新课2.屏幕上投出实验装置或使 用教材中的图片作参考。 要求思考为什么两支温度计 的安装位置不同？ ◆预测实验结果。 ◆为什么要记录两支温度 计的起始温度 ◆实验结果的分析。 ①要对实验结果进行 比较分析。 ②两支温度计升温幅度不 同的原因是由于热在空气中 可以通过对流和辐射等方式 传递。 ◆观看图片并安装实验 装置。 ◆思考：为什么两支温 度计的安装位置不 同？ ◆预测实验结果，并填 写工作纸。 ◆记录两支温度计的起 始温度。 ◆记录5分钟后两支温 度计温度。 组内分析实验结果。 列举辐射传递热的 例子 小结 热在固体中从高温的一端传递到低温的一端的方式称为传导 热在空气中可以通过对流和辐射等方式传递。 作业 反思 与重 建
管理学课程案例分析讨论
管理学课程案例分析讨 论 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
管理学课程案例分析讨论 沈秋兰 08014028 （一）、杨瑞的困惑 1、在本案例中，杨瑞与王经理的沟通中，存在着一些很大的原则问题。 首先，在本案例中杨瑞仅仅是到公司才不到一个星期的新员工，以前也没有任何工作经验，因此在提建议时很容易给上级一种脱离实际、年轻气盛的感觉。她仅仅凭借自己的观察和主观判断就提出了问题，而且没有针对问题设计出解决问题的方案。再者，杨瑞没有仔细描述事实，而只是给出了自己对公司管理的主观评价，并且这些评价都是负面的，会使王经理听着不顺耳，而且，她并没有拿出初步可行的方案，这也会使王经理觉得很没有说服力，并且认为杨瑞提出这些建议只是纸上谈兵。 2、影响有效沟通的因素是双方的，最关键之处在于沟通双方在沟通中否能站在他人角度考虑问题。还有，说话的人要引起对方的兴趣，而听话的人也要及时地作出反馈鼓励对方透漏更多的信息，只有双方互相表达自己的意见才能使沟通比较顺利。案例中，杨瑞只是表达自己对于管理公司的建议，而没有考虑公司的实际情况。王经理应认识到杨瑞作为一个刚刚毕业的大学生，非常希望成功，应给他一定的赏识和赞扬，
在工作上给杨瑞一定的积极性，而不是一味的反驳掉她的意见。同时，应分析一下公司当前的情况，不应太过理想化。 3、如果我是杨瑞，我会做好完整的信息准备工作，包括上级的脾气，各个管理人员之间的裙带关系，以及公司以前经营方式和曾经经历过的改革及其结果等；把王经理要的具体方案拟出来，让他看一下是否可以为公司的以后带来更多的利润。在提出建议之前先探寻一下王经理对管理公司的态度如何，再决定是不是要把自己的建议完完全全的提出来，可以选择王经理能够接受的意见提，以后再考虑提剩下的建议。 （二）、逐渐巩固领导地位的总经理 1、在管理上，李伟良采取了专制式的领导风格，而留任董事长采取 放任式的领导风格。李伟良在进公司后又制定了一些公司的规章制度以及各种政策等，改变了原来员工自由的工作态度，建立一套公平、公开、合理的制度，这种制度有助于良好风气的形成，有利于提高员工的积极性和创造性。而留任董事长的管理方法已经不再适用于当时的公司，随着人和环境的变化，应适时的改变管理的策略及方法，以适应时代的要求，使公司处于优势状态，。 2、一个有丰富管理经验、对各个部门的管理都有所了解、知道各个 部门业务的基本原理的上司，能使下属学到很多事物，而且工作起来很开心。他按照各个部门工作上的区别，分别采取不同的领导方式
基础科学黑体红外热辐射实验
黑体红外热辐射实验 热辐射是19世纪发展起来的新学科，至19世纪末该领域的研究达到顶峰，以致于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。黑体辐射实验是量子论得以建立的关键性实验之一，也是高校实验教学中一重要实验。物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象成为热辐射，热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0到∞，而一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。物体在向外辐射的同时，还将吸收从其他物体辐射的能量，且物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。 1. 1862年，基尔霍夫根据实验提出了理想黑体的概念 2. 1896年，维恩把热力学考察和多普勒原理结合起来，应用到空腔辐射的压缩。他指出，在一定温度下的辐射密度可以通过反射壁包围辐射区域的绝热收缩或绝热膨胀，转变到另一温度的辐射，从而得出了黑体辐射的能量按波长（或频率）分布的公式，又称维恩公式。这个公式的短波部分同实验数据很好符合，并足以解释为什么光谱的极大强度在黑体的温度升高时愈来愈向短波方向移动。 3. 1900年，瑞利应用经典统计力学和电磁理论来计算一个封闭腔的热辐射。他指出，随着封闭腔被加热，那么腔中将建立一个电磁场，这个电磁场可分解成为一个具有不同频率和不同方向的驻波系统，每一个这样的驻波就是电磁场的一个基本状态。于是在一定频率间隔内的场能的计算变为去导出基元驻波的个数，由此得到一个新的热辐射公式。可是瑞利在推导中错了一个因数8，这个错误为英国当时只有27岁的金斯所发现。他于1905年给《自然》杂志的一封信中加以修正，即把原来的瑞利公式用8去除，得到了现在称之为瑞利-金斯公式。这是企图用古典理论来处理黑体辐射的又一重要尝试。这个公式表明，辐射能量密度的频率分布正比于频率的平方。于是在长波部分与实验数据基本相符，但在短波部分却完全不相符合，因此此时按公式计算而得到的辐射能量将变成无穷大，显然这是不可能的。古典理论与实验事实产生了很大的矛盾，这种情况曾被荷兰物理学家埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。事实上，维恩公式与瑞利—金斯公式，各从一个侧面反映出物体辐射中的部分规律，但在解释全部热辐射现象却产生了矛盾和“灾难”，这就充分暴露了经典物理学本身的缺陷。 4. 1900年，普朗克指出，为了得到和实验符合的黑体辐射公式（普朗克公式），必须抛弃经典物理学中关于物体可以连续辐射或吸收能量的概念，而代之以新的概念。他认为可以将构成黑体腔壁的物质看作带电的线性谐振子，它们和腔内的电磁场交换能量（辐射或吸收能量）。而这些微观谐振子只能处于某些特定的状态，在这些状态中它们的能量是最小能量ε0的整数倍。它辐射或吸收能量时只能由一个可能状态跃迁到另一可能状态，即能量只可一份一份地改变，而不能连续地变化。这最小能量ε0称为能量子，它与振子的振动频率v成正比，比例系数就是h （普朗克常数），ε0=hv根据这些假设可以成功地导出普朗克黑体辐射公式。 普朗克的能量子假说，突破了经典物理学的旧框架，首次提出了微观系统的量子特性，从而打开了认识微观世界的大门，是现代物理学史上又一次革命性的发现。【实验目的】 1.了解黑体辐射的历史并明白它在近代物理学发展中的重要地位。 2.研究物体的辐射面、辐射体温度对物体辐射能力大小的影响。 3.研究物体辐射能量和距离之间的关系。 【实验器材】
《走进新课程》教学案例分析【最新】
《走进新课程》教学案例分析 一、何谓案例?所谓案例就是一个富有深刻道理的实际故事，这个故事有叙事的一般特征，它有背景、有冲突、有问题、有活动方式和结果。包含着大量的理论成分和现实因素，具有很高的讨论和研究价值。二、何谓教学案例?教学案例描述的是教学的具体情境和教学实践，它以丰富的叙述形式，向人们展示特定教学活动的发生、发展与效果，包含着特有的教学理念、具体的处理方式，反映的是教师和学生的典型行为、思想、感情在内的故事。三、教学案例的基本特征。 1、在事件中必须包含有一个或多个疑难问题(充满内部矛盾、存在相互冲突、看似无法解决的事件)，同时也可能包含有解决这些问题的理念和方法。 2、这个事件应该具有一定的典型性，通过这个事件可以给人带来许多思考，带来若干遇到同样或类似事件如何应对的借鉴意义和价值(能促进个人内省)。 3、以丰富的叙述形式，向人们展示包含特有的教学理念具体的处理方式。撰写教学案例的目的1、分享实际的教学经验2、提供某种教学研究的资源3、提出问题，要求各方面来诊断和支持 4、对已经进行的教学进行反思，进而调整或改进教学等四、教学案例的主要形式。案例的基本构成:(1)叙述型(2)片断型(3)比较型(4)图表型(5)绘画型1、叙述型在作文中，老师按学生不同水平分成几个等级组，定出不同的要求和评价标准，学生自动“对号入座”。如C组的标准是"语言通顺"，符合要求的应给高分.不少学生高兴地说:“我的作文在小学里经常不及格，今天老师给打了100分,我
觉得学好作文还是有希望的!”老师又及时鼓励达标的同学继续向B 级、A级组进军。2、片断型《琥珀》(苏教版)教学片断:在学生自主学习课文“松脂球是怎样形成的”这一部分后，教师要求学生交流学习的体会和收获。教学过程如下:师:请大家说说，读了这一段课文，你读懂了什么?生:老师，读了这一段，我发现课文中的矛盾，课文前面写“太阳暖暖地照着”，文章后面却写“太阳热辣辣地照射着整个树林。”师:(没有想到学生没说读懂么，反而抛出一个预想不到的问题)师:你能边读边想，不错!师:对呀，这样写是不是矛盾?(转向全体学生)请同学们再认真读一读课文，然后小组讨论讨论。(学生又一次读书，展开讨论，不一会儿，就有学生举手。)3、比较型一天，有两个班都在学习《为你打开一扇门》一课，突然，从窗外传来一阵急促的“的嘟”--“的嘟”--声，这声音犹如一块巨石落入平静的水面，教室里顿时喧闹起来。紧接着，像有谁下了一道命令:“向左看齐”，所有的学生都向左边看去。这是怎么回事，还没等老师喊出话来，坐在靠窗边的同学已经站起来，趴在窗台上向外张望，其他的同学更是着急，他们有的站在椅子上，有的一蹦一跳，脖子伸得老长，平时上课就坐不住的同学索性冲出座位，涌到窗前争先恐后地向外张望--原来是两辆红色的消防车由南向北从窗前驶过……教室里恢复平静后，A老师灵机一动，便放弃了原来的教学内容，而让同学把刚才的所见、所闻、所想说出来，写下来。结果，同学们个个情绪高涨，说得头头是道，写得也很精彩，乐得老师满脸堆笑。二班的B老师面对以上的情境板起面孔，维持纪律，让学生回到座位上，继续原来的教学。而
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管理学课程案例分析讨 论 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
管理学课程案例分析讨论 沈秋兰 08014028 （一）、杨瑞的困惑 1、在本案例中，杨瑞与王经理的沟通中，存在着一些很大的原则问题。 首先，在本案例中杨瑞仅仅是到公司才不到一个星期的新员工，以前也没有任何工作经验，因此在提建议时很容易给上级一种脱离实际、年轻气盛的感觉。她仅仅凭借自己的观察和主观判断就提出了问题，而且没有针对问题设计出解决问题的方案。再者，杨瑞没有仔细描述事实，而只是给出了自己对公司管理的主观评价，并且这些评价都是负面的，会使王经理听着不顺耳，而且，她并没有拿出初步可行的方案，这也会使王经理觉得很没有说服力，并且认为杨瑞提出这些建议只是纸上谈兵。 2、影响有效沟通的因素是双方的，最关键之处在于沟通双方在沟通中否能站在他人角度考虑问题。还有，说话的人要引起对方的兴趣，而听话的人也要及时地作出反馈鼓励对方透漏更多的信息，只有双方互相表达自己的意见才能使沟通比较顺利。案例中，杨瑞只是表达自己对于管理公司的建议，而没有考虑公司的实际情况。王经理应认识到杨瑞作为一个刚刚毕业的大学生，非常希望成功，应给他一定的赏识和赞扬，在工作上给杨瑞一定的积极性，而不是一味的反驳掉她的意见。同时，应分析一下公司当前的情况，不应太过理想化。 3、如果我是杨瑞，我会做好完整的信息准备工作，包括上级的脾气，各个管理人员之间的裙带关系，以及公司以前经营方式和曾经经历过的改革及其结果等；把王经理要的具体方案拟出来，让他看一下是否可以为公司的以后带来更多的利润。在提出建议之前先探寻一下王经理对管理公司的态度如何，再决定是不是要把自己的建议完完全全的提出来，可以选择王经理能够接受的意见提，以后再考虑提剩下的建议。 （二）、逐渐巩固领导地位的总经理 1、在管理上，李伟良采取了专制式的领导风格，而留任董事长采取放任式的领导风 格。李伟良在进公司后又制定了一些公司的规章制度以及各种政策等，改变了原来员工自由的工作态度，建立一套公平、公开、合理的制度，这种制度有助于良好风气的形成，有利于提高员工的积极性和创造性。而留任董事长的管理方法已经不再适用于当时的公司，随着人和环境的变化，应适时的改变管理的策略及方法，以适应时代的要求，使公司处于优势状态，。 2、一个有丰富管理经验、对各个部门的管理都有所了解、知道各个部门业务的基本 原理的上司，能使下属学到很多事物，而且工作起来很开心。他按照各个部门工作上的区别，分别采取不同的领导方式对待。从整体来说，他在管理方面刚正不阿，没有加注自己的个人偏见之类，而且有对计算机领域了如指掌，对各项业务的决策无懈可击。所以他会受到员工们的尊敬。
热辐射实验
1.实验题目：热辐射与红外扫描成像系列实验 2.实验目的 1） 学习热辐射的背景知识及相关定律，理解科学家们创造性的思维方法和相关实验技术。 2） 学习用虚拟仪器研究热辐射基本定律，测量Planck 常数。 3） 了解红外扫描成像的基本原理，掌握扫描成像的实验方法和技术。 4） 培养学生运用热辐射的基本原理和相关技术进行基础研究和应用设计的能力。 3.实验内容 1） 验证热辐射基本定律，用黑体辐射公式测量Planck 常数 2） 研究和测定物体不同表面状态的辐射发射量 3） 研究辐射发射量与距离的关系 4） 红外扫描成像实验研究 5） 红外无损探伤实验研究 6） 红外温度计的设计与材料热性质的研究 7） 运用热辐射基本定律和本实验装置进行自主应用设计性实验 4.实验原理 1. 了解热辐射的基本概念和定律 当物体的温度高于绝对零度时，均有红外光向周围空间辐射出来，红外辐射的物理本质是热辐射。其微观机理是物体内部带电粒子不停的运动导致热辐射效应。热辐射的波长和频率在0.76?100μ之间，与电磁波一样具有反射、透射和吸收等性质。设辐射到物体上的能量为Q ，被物体吸收的能量为Q α，透过物体的能量为Q τ，被反射的能量为Q ρ。 由能量守恒定律可得： Q=Q α+Q τ+Q ρ归一化后可得： +1Q Q Q Q Q Q βαταβτ+=++= （1） 式中α为吸收率，τ为透射率，ρ为反射率。 1.1 基尔霍夫定律 基尔霍夫指出：物体的辐射发射量M 和吸收率α的比值M/α与物体的性质无关，都等同于在同一温度下的绝对黑体的辐射发射量M B ，这就是著名的基尔霍夫定律。
1 212()B M M M f t αα====L （2） 基尔霍夫定律不仅对所有波长的全辐射（或称总辐射）而言是正确的，而且对任意单色波长λ也是正确的。 1.2 绝对黑体 能完全吸收入射辐射，并具有最大辐射率的物体叫做绝对黑体。实验室中人工制作绝对黑体的条件是：1）腔壁近似等温，2）开孔面积<<腔体。 本实验中我们利用红外传感器测量辐射方盒表面的总辐射发射量M 。M 是所有波长的电磁波的光谱辐射发射量的总和，数学表达式为： M M d λλ∞ =∫ （3） 上式被称为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。不同的物体，处于不同的温度，辐射发射量都不同，但有一定的规律。 比辐射率ε的定义：物体的辐射发射量与黑体的辐射发射量之比，即 00d =d B B T B M M M M λλλελελ ∞∞??==????∫∫物体辐射发射量黑体辐射发射量 （4） 由基尔霍夫定律可知，辐射发射量M与吸收率α的关系：B M M α= 由能量守恒定律和基尔霍夫定律，即公式（1）和（2）联立求解 1B M M αβτα++=??=? 可得: ()1B M M τρ=?? （5） 由上述知识可知，若我们测出物体的辐射发射量和黑体的辐射发射量，便可求出物体的吸收率，还可以获得物体反射率和透射率的有关信息。 2. 空气中热辐射的传播规律研究 我们知道，许多物理量都与距离 r 的反平方成正比。现代物理学认为，这很大程度上是由空间的几何结构决定的。以天体辐射为例，如果距离 r 的指数比 2 大或者比 2 小，就会影响太阳的辐射场，使地球温度过低或者过高，从而不适合碳基生命形式的存在。那么热源的辐射量与距离的关系是否也遵循这一规律呢？对于球形均值热源和各种不同形状和不同材料构成的热源的辐射量在空气中的衰减规律及其分布是否都遵循反平方定律呢？ 我们首先引进几个概念。辐射功率 P ：单位时间内传递的辐射能 W ，即
第7章-热辐射的基本定律
第七章热辐射的基本定律 在工程技术中，在日常生活中，辐射换热现象是屡见不鲜的。太阳对大地的照射是最常见的辐射现象。高炉中灼热的火焰会烘烤得人们难以忍受‘太阳对人造卫星的辐射，会使卫星的朝阳面的温度明显地高于卫星背阳面的温度；高温发动机部件与飞机机体之间的辐射换热严重地影响着飞机的结构与强度设计，等等。特别是近年来，人类对太阳能的利用，都大大地促进了人们对辐射换热的研究。 本章首先介绍辐射的基本特性和基本规律；然后重点讨论物体之间的辐射换热规律；最后对气体辐射换热的特点作扼要的介绍。 第一节基本概念 1－1 热辐射的本质和特征 由于不同的原因，物体能够向其所在的空间发射各种不同波长的电磁波；不同波长的电磁波具有不同的效应，人们可以利用不同波长的电磁波效应达到一定的目的。比如，人们可以利用无线电波传送信息，利用x射线穿透物质的能力进行零件探伤，利用热射线传递热能，等等。人们根据电磁波不同效应把电磁波分成若干波段。波长λ＝0.38一0.76μm的电磁波段称为可见光波段λ＝0.76—1000 μm的电磁波段称为红外波段(一般将红外波段范围又分为近红外波段和远红外波段，近红外波段为λ＝0.7—25μm，远红外波段为λ＝25—1000μm)；波长大于1000μm的电磁波段称为无线电波段(根据其波长的不同又可分为雷达、视频和广播三个波段)；波长小于0.4μm的电磁波依次分为紫外线、x射线和Y射线等。可见光和红外线以及紫外线的一部分被物体吸收后产生热效应，即波长λ＝0.1—1000 μm范围内的电磁技能被物体吸收变为热能，因此，这一波长范围的电磁波称为热射线。因为在一般常见的工业温度条件下，其辐射波长均在这一范围，所以本课程所感兴趣的将是热射线，下面将专门讨论这一波长范围内电磁波的发射、传播和吸收的规律。 一、热辐射的本质和特点 1、发射辐射能是各类物质的固有特性。当原子内部的电子受温和振动时，产生交替变化的电场和磁场，发出电磁波向空间传播，这就是辐射。由于自身温度或热运动的原因面激发产生的电磁波传播，就称热辐射。显然，热辐射是电磁波，电磁波的波长范围可从几万分之一微米到数千米，它们的名称和分类如图所示。通常把λ＝0.1—100μm范围的电磁波称热射线，其中包括可见光线、部分紫外线和红外线具有波动和量子特性。 2、特点 热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点：
热辐射的研究
热辐射的研究 热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光 谱学的支持，同时用到了电磁学和光学的新兴技术，因此发展很快。到19世纪末，这个领域已经达到这样的高峰，以致于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。 热辐射实际上就是红外辐射。1800年，赫谢尔（W.Herschel）在观察太阳光谱的热效应时首先发现了红外辐射，并且证明红外辐射也遵守折射定律和反射定律，只是比可见光更易于被空气和其他介质吸收。1821年，塞贝克（T.J. Seebeck）发现温差电现象并用之于测量温度。1830年，诺比利（L. Nobili）发明了热辐射测量仪。他用温差电堆接收包括红外辐射在内的热辐射能量，再用不同材料置于其间，比较它们的折射和吸收作用。他发现岩盐对热辐射几乎是完全透明的，后来就用岩盐一类的材料做成了各种适用于热辐射的“光学”器件。 与此同时，别的国家也有人对热辐射进行研究。例如：德国的夫琅和费在观测太阳光谱的同时也对光谱的能量分布作了定性观测；英国的丁铎尔（J. Tyndall）、美国的克罗瓦（A.P.P. Crova）等人都测量了热辐射的能量分布曲线。 其实，热辐射的能量分布问题很早就在人们的生活和生产中有所触及。例如：炉温的高低可以根据炉火的颜色判断；明亮得发青的灼热物体比暗红的温度高；在冶炼金属中，人们往往根据观察凭经验判断火候。因此，很早就对热辐射的能量分布问题发生了兴趣。 美国人兰利（https://www.360docs.net/doc/9415576701.html,ngley）对热辐射做过很多工作。1881年，他发明了热辐射计，可以很灵敏地测量辐射能量。图19.13就是兰利的热辐射计。他用四个铂电阻丝组成电桥，从检流计测出电阻的温度变化。为了测量热辐射的能量分布，他设计了很精巧的实验装置，用岩盐作成棱镜和透镜，仿照分光计的原理，把不同波长的热辐射投射到热辐射计中，测出能量随波长变化的曲线，从曲线可以明显地看到最大能量值随温度增高向短波方向转移的趋势（图19.14）。1886年，他用罗兰凹面光栅作色散元件，测到了相当精确的热辐射能量分布曲线。 兰利的工作大大激励了同时代的物理学家从事热辐射的研究。随后，普林舍姆（E. Pringsheim）改进了热辐射计；波伊斯（C. V. Boys）创制了微量辐射计；帕邢（F. Paschen）又将微量辐射计的灵敏度提高了多倍。这些设备为热辐射的实验研究提供了极为有力的武器。 与此同时，理论物理学家也对热辐射展开了广泛研究。1859年，基尔霍夫证明热辐射的发射本领和吸收本领的比值与辐射物体的性质无关，并提出了黑体