多波段热辐射模型参考

多波段热辐射模型可用于模拟与波长或频率相关的漫射和反射辐射。在此模型中,波长波段指定介质和周围表面的辐射属性。

选择波段的数量和范围来描述属性相对于波长的变化。在求解过程中,使用指定的属性为每个定义的波段求解控制辐射方程。然后,通过整合(汇总)每个单独波段的求解来获得总辐射求解。由于需要为每个波段求解控制方程,辐射求解时间通常随波段数而线性增加。因此,通常要在精度和计算时间之间进行权衡。

吸收是一种现象,用于描述材料或边界从入射辐射能量移除的能量。吸收率是一种属性,它是吸收的辐射能量与边界上的总入射辐射能量的比率。对于表面,吸收率支配吸收;而对于参与介质,吸收系数支配吸收。依据基尔霍夫定律,光谱定向发射率等于光谱定向吸收率。在 Simcenter STAR-CCM+ 中,不使用定向属性,因此会实现基尔霍夫定律,因为光谱发射率等于光谱吸收率。因此对于多波段模型中的每个波段,发射率等于吸收率。对于灰体模型,属性独立于方向和波长,并且整个光谱的发射率等于吸收率。

可使用光谱波段子节点定义多波段模型的波段。

1. 多波段热辐射模型参考
理论 请参见理论指南 — 辐射平衡
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 辐射光谱
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 多波段热辐射
要求
  • 空间三维
  • 时间:任意
  • 可选模型辐射
  • 辐射表面至表面辐射参与介质辐射 (DOM)
属性
启用基尔霍夫定律
打开时,强制在表面使用基尔霍夫定律(吸收率等于发射率)。必须对辐射热传递激活此属性,并且只能在使用表面到表面模型通过物理类推模拟分子传输的特例中停用此属性。通过要求在表面处发射率、反射率和透射率之和为 1.0,强制使用基尔霍夫定律。默认值为打开
激活 模型控制(子节点)
边界输入 请参见边界设置
场函数 直接定向入射辐射<band-name> 的直接定向入射辐射散射不对称参数。请参见辐射场函数参考

边界设置

流入、流出、自由流边界和壁面
漫辐射通量
指定为标量分布的漫辐射通量。需要多波段热辐射或灰体热辐射模型。请参见漫辐射通量
表面发射率
体发射的功率与它在相同温度下作为黑体发射的功率的比率。请参见发射率
表面反射率
给定表面处反射辐射能量与入射辐射能量的比率。请参见反射率
表面透射率
给定表面处透射辐射能量与入射辐射能量的比率。请参见透射率

光谱波段

当激活多波段热辐射时,将使用光谱波段描述辐射光谱的离散化。光谱分为多个离散的波段,每个波段由波长下限和上限定义。每个波段的表面和介质属性可能不同。必须选择波段数和范围来表示辐射属性相对于波长的变化。但是,如前所述,辐射求解时间随波段数线性增加,因此通常需要在精度和运行时之间进行权衡。

光谱波段节点位于“多波段热辐射”节点的下面。可以通过右键单击该节点,然后选择新建,将各个波段添加到此管理器节点。创建新波段后,可以根据波段属性指定新波段的波长下限和上限范围。



定义波段的规则是:

  • 对于单个波段,波长下限必须小于波长上限。
  • 波段不能相互重叠。

    一般情况下,波段必须连续,并跨越分析的特征温度的相关波长域部分。(请参见标准辐射说明手册中的普朗克分布。)热辐射的相关域通常在 0.1-1000 微米之间,但根据特征温度,它可以更窄。

  • 如果在多个连续体中激活辐射,则每个连续体中的波段集合必须相同。可以通过定义一个连续体中的光谱波段,然后将波段复制到任何其他连续体,以满足此规则。

AMG 线性求解器默认值

对于多波段热辐射模型,循环类型的默认值为可变循环,并且在 DO 辐射求解器进行第一次外部迭代期间,将限制收敛容差,以将边界上存储的光谱求解传播至参与介质。请参见 AMG 线性求解器参考DO 辐射求解器