Al diseñar electrónica para exteriores, fachadas de edificios o cualquier objeto expuesto al sol, la radiación solar es una fuente de calor crítica que puede cambiar drásticamente la vida útil de su producto. Saber cómo el poder del sol afecta su diseño puede ayudarlo a tomar decisiones que ayuden a producir un mejor producto final.

SOLIDWORKS Flow Simulation ofrece una característica poderosa pero a menudo infrautilizada para modelar la radiación solar y su impacto en la transferencia de calor.

Radiación solar rebotando en una antena parabólica

Diferentes Tipos de Radiación Térmica

La radiación térmica de los límites de campo lejano del dominio computacional o las aberturas del modelo puede definirse como radiación ambiental o solar en SOLIDWORKS Flow Simulation. Estos tipos de radiación se pueden aplicar tanto a estudios de flujo interno como externo.

Radiación Ambiental

La radiación ambiental es el flujo de energía no direccional generado por las paredes de una enorme "habitación" imaginaria que rodea el cuerpo. Este flujo tiene parámetros de radiación predefinidos.

Radiación Solar

En contraste con la radiación ambiental, la radiación solar se modela mediante el flujo de energía direccional. Por lo tanto, la radiación solar se define a través de su flujo de potencia (intensidad) y su vector direccional. Además de la radiación solar de los límites del dominio computacional, también se puede especificar una fuente de radiación solar que emite radiación direccional.

Cómo Definir la Radiación Solar en SOLIDWORKS Flow Simulation

Para habilitar la radiación solar, deberá habilitar la Transferencia de Calor en la configuración general de la configuración del proyecto y luego seleccionar Radiación.

Definición de radiación solar a través de la luz solar

Hay las siguientes formas en que puede definir la radiación solar en SOLIDWORKS Flow Simulation utilizando el método de Transferencia Discreta o Ordenadas Discretas:

• Por Ubicación, Tiempo y Turbidez
  • Ubicación se puede seleccionar de las ciudades predefinidas disponibles en la base de datos de ingeniería de SOLIDWORKS Flow Simulation o definiendo una ciudad personalizada.
  • Fecha se puede definir por mes, día y hora.
  • El factor de Turbidez le permite describir el espesor óptico de la atmósfera debido a la presencia de vapor de agua o contaminantes en la atmósfera.

• Por Ubicación y Tiempo
• Por Dirección e Intensidad
  • Se pueden definir los componentes de un vector direccional (X, Y, Z) y la intensidad.
• Por Azimut y Altitud
• Por Luz Solar del Modelo
  • Puede especificar la condición de contorno de radiación solar vinculándola a la opción de Luz Solar de SOLIDWORKS, que se encuentra en la opción de Configuración de Cámara.

Diferencias Entre los Modelos de Transferencia Discreta y Ordenada Discreta

El método de Transferencia Discreta es el modelo de Radiación predeterminado disponible en SOLIDWORKS Flow Simulation. Si tiene el módulo complementario HVAC, puede habilitar el modelo de Ordenada Discreta para el cálculo de radiación.

Modelo de Transferencia Discreta

El modelo de Transferencia Discreta es capaz de simular solo reflexión difusa o reflexión especular al 100% si se define mediante una condición de contorno de superficie radiativa de tipo de simetría. No puede manejar dependencias espectrales. Sin embargo, puede manejar óptica geométrica con una fuente direccional utilizando un método de Trazado de Rayos Solares Hacia Adelante en lugar del Trazado de Rayos Solares Hacia Atrás predeterminado.

Modelo de Ordenada Discreta

El modelo de Ordenada Discreta disponible con el módulo HVAC de SOLIDWORKS Flow Simulation es capaz de manejar dependencias espectrales (longitud de onda) y admite el uso de superficies semitransparentes. Para gradientes de temperatura altos y la contabilidad de efectos geométrico-ópticos, se recomienda el método de Transferencia Discreta predeterminado.

Ejemplo de Creación de un Estudio para Radiación Solar

Como ejemplo, la opción de Luz Solar se puede usar para configurar la radiación solar. La orientación, el tiempo y la duración se definen en la configuración general del estudio en SOLIDWORKS Flow Simulation y pueden depender del tiempo.

Configuración de la luz solar en la configuración general

 Se puede configurar un análisis transitorio para simular el sol brillando sobre el edificio durante el transcurso de unas pocas horas. Los resultados se pueden mostrar con gráficos de flujo incidente y radiante. Además, se pueden crear gráficos de contorno de superficie para mostrar el flujo en las paredes exteriores del edificio.

Gráficos de flujo solar de la simulación de radiación