在设计户外电子设备、建筑外墙或任何暴露在阳光下的物体时,太阳辐射是一个关键的热源,可以显著改变产品的使用寿命。了解太阳能量如何影响您的设计可以帮助您做出有助于生产更好最终产品的决策。

SOLIDWORKS Flow Simulation提供了一个强大但经常未被充分利用的功能来模拟太阳辐射及其对热传递的影响。

从卫星天线反射的太阳辐射

不同类型的热辐射

来自计算域远场边界或模型开口的热辐射可以在SOLIDWORKS Flow Simulation中定义为环境辐射或太阳辐射。这些辐射类型可以应用于内部和外部流动研究。

环境辐射

环境辐射是由围绕物体的假想巨大"房间"的墙壁产生的非定向能量流。该流具有预定义的辐射参数。

太阳辐射

与环境辐射相反,太阳辐射是通过定向能量流建模的。因此,太阳辐射是通过其功率流(强度)及其方向矢量定义的。除了来自计算域边界的太阳辐射外,还可以指定发射定向辐射的太阳辐射源。

如何在SOLIDWORKS Flow Simulation中定义太阳辐射

要启用太阳辐射,您需要在项目设置的常规设置中启用热传递,然后选择辐射。

通过阳光定义太阳辐射

在SOLIDWORKS Flow Simulation中,您可以使用离散传递或离散坐标方法以以下方式定义太阳辐射:

• 通过位置、时间和浊度
  • 位置可以从SOLIDWORKS Flow Simulation工程数据库中可用的预定义城市中选择,或通过定义自定义城市。
  • 日期可以从月、日和时间定义。
  • 浊度因子允许您描述由于大气中存在水蒸气或污染物而导致的大气光学厚度。

• 通过位置和时间
• 通过方向和强度
  • 可以定义方向矢量(X,Y,Z)分量和强度。
• 通过方位角和高度角
• 通过模型阳光
  • 您可以通过将其链接到相机设置选项中的SOLIDWORKS阳光选项来指定太阳辐射边界条件。

离散传递和离散坐标模型之间的差异

离散传递方法是SOLIDWORKS Flow Simulation中可用的默认辐射模型。如果您有附加的HVAC模块,则可以启用离散坐标模型进行辐射计算。

离散传递模型

离散传递模型能够仅模拟漫反射或100%镜面反射(如果通过对称类型的辐射表面边界条件定义)。它无法处理光谱依赖性。但是,它可以使用前向太阳光线追踪方法而不是默认的后向太阳光线追踪方法来处理具有定向源的几何光学。

离散坐标模型

SOLIDWORKS Flow Simulation HVAC模块提供的离散坐标模型能够处理光谱(波长)依赖性,并支持使用半透明表面。对于高温梯度和几何光学效应的计算,建议使用默认的离散传递方法。

创建太阳辐射研究的示例

例如,可以使用阳光选项来设置太阳辐射。方向、时间和持续时间在SOLIDWORKS Flow Simulation的常规研究设置中定义,并且可以是时间相关的。

在常规设置中设置阳光

 可以设置瞬态分析来模拟太阳在几个小时内照射建筑物。结果可以用入射和辐射通量图显示。此外,可以创建表面轮廓图以显示建筑物外墙上的通量。

来自辐射模拟的太阳通量图