辐射

辐射模型是 Simcenter STAR-CCM+ 的所有辐射建模功能的起点或切入点。本节介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 的辐射建模。

要求解辐射问题：

提供了辐射模型所用场函数的参考信息。

辐射传递模型

辐射传输模型定义了控制辐射传递方程 (RTE) 的总体求解方法。Simcenter STAR-CCM+ 提供两种类型的辐射传输建模：

表面辐射交换

表面辐射交换模拟仅考虑辐射和吸收表面，不考虑任何中间介质。在这些表面上，可以指定外部准直辐射源，如激光束。可以使用下列模型：

表面至表面辐射 (S2S) — 使用视角因子（预先计算）来计算表面之间的辐射交换的确定性模型。视角因子计算的计算成本较高，但只需在模拟开始时计算一次（假设几何为静态），并且在每次迭代之后仅需求解线性方程组。此过程的计算效率较高，因此是大量应用的首选。注意，S2S 模型的精度取决于视角因子计算中使用的射线数量。
表面 Photon Monte Carlo (SPMC) — 用于通过光线跟踪来求解 RTE 的统计模型。SPMC 模型可以包含复杂的配置和辐射属性，如果模拟中使用足够数量的光子束，则可以提供高精度的基准质量求解。此模型还可用于折射，在 S2S 模型中不可用。对于组合模式热传递分析，通常需要 RTE 求解（如果不是在每次迭代时需要），并且所涉及的光线跟踪要求可能会导致 SPMC 计算成本偏高。

体积辐射交换

体积辐射交换（也称为参与介质辐射）穿过可以吸收、发射或散射热辐射的介质。此类介质包括属于拉格朗日相的颗粒（使用颗粒辐射模型时）或碳烟等颗粒（使用碳烟排放模型时）。可以使用下列模型：

参与介质辐射 (DOM)，使用离散坐标方法 — 该模型的主要参数为给定网格单元周围空间的角度表示精度。坐标集合的顺序指定此精度。
参与介质（球体谐波）— 该模型以球体谐波函数表示介质中的辐射强度梯度。主求解器参数指定使用哪个函数。
体积 Photon Monte Carlo (VPMC) - 该模型为基于 PDE 的现有确定性辐射模型（DOM 和球面谐波）提供更高保真度的备选。此模型还支持体积/表面组合辐射建模，其中某些区域参与，而其他区域启用了表面至表面辐射；辐射能可以在这些区域之间无缝传输。

辐射光谱模型定义在传递模型上下文中，考虑辐射波长光谱的方式（以及可能的离散化方式）。辐射光谱模型包括：

对于灰体热光谱模型，整个热波长域被视为一个整体，并且此单一光谱中的所有辐射属性均被视为不变。

对于多波段热光谱模型，整个热光谱可以分为多个子光谱或光谱波段。对于每个子光谱，可以定义波段特定的属性。在辐射求解过程中，传递模型将应用于每个子光谱。总辐射传递是从各子光谱得到的求解之和。

对于与参与介质辐射（DOM 或球体谐波）一起使用的 k 分布光谱模型，光谱被重新排列成一个吸收系数的单调递增函数（相对于所考虑的光谱分数）。

对于表面辐射交换模型、S2S 和 SPMC，灰体热光谱模型和多波段热光谱模型都可通过选择可选的太阳能负载模型来额外考虑太阳能负载。

表面至表面模型 (S2S) 还需要视角因子。使用视角因子模型计算这些视角因子。

使用固体壳的辐射模型与固体中辐射的常用方法一致，同时兼容太阳辐射以及灰体和多波段辐射建模。每个壳体边界都具有单独指定的辐射属性（发射率、反射率、透射率和镜面性）。

例如，下图显示了给流体定界的壳体（如内含液体的薄壁管），适用于发动机和加热模拟。壳体也可以是单独的，不包含流体，例如照明模拟中的镜子。