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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)2.2FLUENT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。
ansys中温度场散热方式
在ANSYS中，温度场散热方式主要有自然对流散热、强制对流散热和辐射散热三种。
1.自然对流散热：当没有外部强制对流时，热量通过自然对流传递。
这种
散热方式主要取决于物体的形状、大小、材料和环境温度。
2.强制对流散热：通过外部设备（如风扇、泵等）强制空气流动，以增加
对流换热效率。
这种散热方式适用于需要快速散热的场合。
3.辐射散热：热量通过物体表面以电磁波的形式向周围空间传递。
这种散
热方式主要取决于物体的表面温度和周围环境的温度。
在ANSYS中，可以根据具体的问题和需求选择合适的散热方式。
同时，还可以通过调整模型的参数和设置，如材料属性、边界条件等，来影响温度场的分布和散热效果。
fluent温度壁面边界条件Fluent温度壁面边界条件一、引言在CFD（Computational Fluid Dynamics）计算中，壁面边界条件是非常重要的一部分，对于温度场的模拟和预测至关重要。
Fluent 作为一种流体力学仿真软件，提供了多种壁面边界条件选项，其中包括温度壁面边界条件。
本文将对Fluent温度壁面边界条件进行详细介绍和分析。
二、壁面边界条件的作用在CFD计算中，壁面边界条件用于模拟流体在实际壁面上的温度变化情况。
通过设定合适的壁面边界条件，可以准确地模拟和预测流体在实际壁面上的温度分布，从而为工程设计和优化提供重要的参考依据。
三、Fluent温度壁面边界条件的选项Fluent提供了多种温度壁面边界条件选项，包括：1. 温度固定壁面（Temperature）：该选项适用于需要设定壁面固定温度的情况。
用户可以直接输入所需的壁面温度值，Fluent会将该温度值作为壁面的边界条件进行计算。
2. 热流量固定壁面（Heat Flux）：该选项适用于需要设定壁面固定热流量的情况。
用户可以直接输入所需的壁面热流量值，Fluent会根据设定的热流量值计算壁面的温度分布。
3. 对流换热壁面（Convection）：该选项适用于需要考虑对流换热的情况。
用户需要输入壁面的对流换热系数和环境温度，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。
4. 辐射换热壁面（Radiation）：该选项适用于需要考虑辐射换热的情况。
用户需要输入壁面的辐射换热系数和环境温度，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。
5. 热通量与温度梯度壁面（Heat Flux and Temperature Gradient）：该选项适用于需要同时考虑热通量和温度梯度的情况。
用户需要输入壁面的热通量和温度梯度值，Fluent会根据这些参数计算壁面的温度分布。
四、选取合适的温度壁面边界条件选取合适的温度壁面边界条件需要考虑多个因素，包括实际工程中的壁面热传导、对流换热和辐射换热等因素。
deform和abaqus传热计算的比较作者：清华大学机械系王欣博士设计算例1：假设管坯初始温度为1200℃，然后在空气中散热（考虑对流和表面辐射）放置100s时的温度场。
两者使用完全相同的网格和节点，材料参数完全相同（deform的材料密度是内置的，abaqus取为7.8e-9 tonne/mm3），传热的边界条件完全相同：两个软件中设置的对流系数相同，环境温度相同，热辐射的发射率相同。
deform中设置：通过Heat exchange with environment设置管坯与环境的热交换，考虑对流和辐射（图1）。
图1 deform中管坯与环境热交换的设置计算结果：图2和图3分别为abaqus和deform计算的温度场，可以看出温度场的最小值和最大值基本相同，当云图的间隔取为8个时，两者的温度云图图例上间隔点的数值基本相同。
再看云图的整体分布也基本相同。
图4为取管坯上一条线上的点分别基于abaqus和deform计算得到的温度结果比较，可见两个软件计算的温度值高度吻合，基本是完全重合的。
结论：abaqus和deform在对流和（表面）辐射的计算功能是完全相同的，基于相同的材料和网格，相同的散热条件，温度场计算结果完全相同。
至少表明：Heat exchange with environment 这个deform中的功能与abaqus的对流计算是完全相同的结果，另外只要材料中有辐射的发射率，即deform一旦选择了Heat exchange with environment则自动考虑了辐射计算，貌似没有选项用于选择是否考虑辐射。
图2 abaqus 计算第100s 时的温度场图3 deform 计算第100s 时的温度场 -1000100200300400500600700800860880900920940T e m p e r a t u r e /°C distance along surface of pipe axis /mmabaqus deform 图4 abaqus 和deform 计算得到沿着图3所示的路径上管坯沿轴线表面的温度设计算例2：假设管坯初始温度为25℃，然后局部区域输入表面热流150mW/mm2，考虑输入热流区域的对流和表面辐射，计算100s时的温度场。
在封闭的室内环境中，当空调工作并使室内温度湿度分布情况达到稳定时，地板上任一块立体空间的能量流动处于动态平衡状态，即单位时间内从该空间辐射出的能量等于该空间接收的辐射能量。
当人进入室内，并站在该空间的瞬间，人体感受到的温度就是该空间的温度，因此，根据地板温度以及墙体温度求解目标空间温度，对空调温度的调节具有重要的指导意义。
墙2，T 2，X 2
墙3，T 3，X 3
当（假设1）只考虑三面墙体和地板的辐射对目标空间的作用时，根据能量守恒可得式（1）
123T floor E E E E E =+++
（1）
式中，E T 是该立体空间辐射出的能量，E 1、E 2、E 3、E floor 分别为墙1、墙2、墙3以及
地板面对该处空间的辐射能量。
（假设2）将墙、地面看做有限尺寸的朗伯辐射体，当目标空间距离墙面或地面距离为L 时，墙面对空间的辐射照度为
2
2
2
X H AW X L
=+
（2）
式中，辐射照度H 表示空间的单位面积在单位时间内接收到的能量，单位为W/cm 2；W 称为辐射功率密度，指单位面积的辐射源在单位时间内发出的能量，单位也是W/cm 2；X 代表墙的尺寸，其值等于墙半高和半宽的平均值；A 为修正因子，其值与目标空间相对于墙或地面辐射中心法线的偏离角度有关，A <=1。
（假设3）
将式（2）代入式（1），得到单位时间内目标空间单位面积内的能量关系为
222
1231122334222222
112233
T floor X X X W AW A W AW A W X L X L X L =++++++ （3） 当忽略比辐射率的影响时，目标空间、地板、墙面的辐射可近似为黑体辐射（假设4），辐射功率密度与其温度满足如下关系
4W T σ=
（4）
对其微分可得，在T 变化范围不大时
30004dW W W T W T T dT
σ⎛⎫=+∆=+∆
⎪⎝⎭
（5）
由于黑体辐射的辐射功率密度只与物体的温度相关，在同一室内环境下，墙壁和地板的平均温度差相对较小（假设5），故各墙壁的辐射功率密度可表示为
()()()
3
11322333444floor floor floor floor floor floor floor floor floor W W T T T W W T T T W W T T T σσσ=+-=+-=+-
（6）
目标空间的辐射功率密度为
()34T floor floor T floor W W T T T σ=+-
（7）
式中，T T 即是目标空间温度，即人体感受温度。
将式（6）、式（7）代入式（3），得
()()()222
123112233222222
112233
222
12312342222223
11
223314T floor floor floor floor floor floor X X X T T A T T A T T A T T X L X L X L W X X X A A A A X L X L X L T σ-=-+-+-+++⎡⎤⎛⎫++++-⎢⎥ ⎪+++⎝⎭⎣⎦
（8）
在理想状态下，房间温度完全均匀分布时，各墙面、空间与地板不存在温差，式（8）左右应为0，计算得到式（8）中，最后一项为0（假设6），从而得到式（9）
()()()2221231122332222
2
2
112233T floor
floor floor floor X X X T T A T T A T T A T T X L X L X L =+-+-+-+++ （9）
即为立体空间温度的求解公式。
对于系数A ，目前学术上对单面墙辐射时，空间偏离辐射中心法线的情况有一个较为精确的计算公式，但形式比较复杂。
为了使公式更适用于室内多面墙的情况，建议进行室内实验，通过数据拟合求出A 的值。
