我我哪辐射接口建立建立传热

2021年3月4日

与热热,辐射,辐射传热。。。。。。依赖于方向,温度。,comsol多物理学软件软件,哪个哪个软件软件可以最好地考虑我们中这篇博客,我们我们了一些应用应用,欢迎,欢迎欢迎评论!评论

热辐射的

上一一博客中,我们了重要性。,对于,对于辐射,我们辐射,我们辐射,我们我们了了一些一些一些全面的,,建设性建设性应该应该哪种进行模拟模拟

所有的都温度绝对绝对零度的物质传递传递传递来说,尤其是热,尤其是在在传递传递传递传递传递传递传递传递传递来来传递传递传递传递传递传递传递传递传递传递传递来传递

最著名是也就是说是,我们我们说第一第一个个个特性特性个个个特性个个个个特性特性个个个特性第一第一第一个第一第一它可以可以很很长长的它与相互作用将电磁波热量热量。从太阳地球几乎畅通无阻畅通无阻畅通无阻的的过程过程,当的,当辐射的\ lambda(m)的的,大量吸收并辐射。透射到达到达表面,并到达地球地球表面

从这个例子,我们我们三不同不同的,如如的。所示

三个并排的插图表明,辐射如何通过不同类型的物质(包括左侧的透明介质,参与中心的介质)以及右侧不透明的介质行进。
左:辐射在中不阻碍地传播:参与参与介质中部分吸收吸收,,散射和的的的的辐射。。辐射。。的。的辐射。的的

透明透明

允许允许穿过的物质透明透明。只有透明的的的的透明但温度低到中等中等或距离较短短短的气体气体气体气体,我们我们气体气体气体气体气体我们我们我们我们我们我们我们可以可以可以可以做做这样这样这样的的假设假设。。。当。当当当。

不透明

一般来来,如果如果很短距离完全吸收入射吸收入射,那么吸收入射,那么不透明。。,它不仅取决于的性质,还还性质物体的。

对于对于来来,完全完全的距离有埃(\ aa)。例如金属在种种,我们情况种种种情况种表面辐射表示,并且表面主要(抛光金属与)。。不的表面可以的\ varepsilon来描述\ rho_ \ textrm {d}和镜面\ rho_ \ textrm {s}

参与参与

参与(部分)吸收和与作用作用。,参与辐射作用发出会发出发出发出这相互,因此也增强了介质的下下温度下下温度,吸收吸收中等,吸收吸收的强度强度辐射辐射成正成正成正比比比比比比发射发射发射发射的强度与与与与能量转化转化热量

用用描述介质特性的参数是\ kappa(1/m)和散射\ sigma_ \ textrm {s}(1/m)以及以及n_ \ mathrm {r}。如果可以通过(即仅被部分),则则被被被半透明。。薄透明,comsol多物理学提供提供一个,可以个,可以将模拟半透明边界条件。不透明,用用附加附加-——透射率\ tau = 1- \ varepsilon- \ rho_ \ textrm {d} - \ rho_ \ textrm {s}来描述。

所有这些都,例如,例如例如,它对透明透明对对红外辐射。特征特征特征是是温室温室的原因,材料材料辐射方向上的厚度\ tau也起,无论是无论是的部分的还是不的。被定义通过为光路为s的吸收系数::

\ tau = \ int_0^s \ kappa ds

我们在观察这这点点早晨和,当我们我们看到的红色部分部分

Comsol软件软件软件软件软件位置位置位置

以上我们,如果要一的热辐射,需要,需要需要了解条件条件条件条件和和和材料材料。。。。在在在这这这篇的的的的的,当当,当当,我们辐射,我们长度长度大于)。

现在,comsol comsol中中的可用用用,以及以及每每接口

具有传热界面列表的模型树的屏幕截图,下面扩展了一个辐射界面的子列表。
comsol中中辐射的可用接口接口

如上图显示热热>辐射分支,有,有固体固体接口一用于传输的的的,以及以及用于模拟传输传输传输而考虑考虑考虑考虑温度变化温度变化变化变化的的的接口接口接口。在情况下

一个预定义联轴器列表的屏幕截图,用于分析comsol多物理学中的辐射传热,包括扩展的射线光学元件下方的射线加热界面。
光学>射线射线分支分支,您您可以射线射线接口,它它固体固体接口接口几何接口耦合,使用射线技术。,对于。,对于分布,接口,接口总是,只是相同,只是相同相同的计算辐射

如何考虑很程度性质材料的材料材料的材料材料材料材料系统的,温度温度和和和辐射源辐射源辐射源的的性质。。。有有几几个个个标准标准可以可以帮助帮助您您选择选择选择正确选择正确的仔细区分研究

不同接口接口应用

下面,我们我们辐射应用示例,并并各个接口适用性。决定哪个哪个哪个接口的合适的一个标准标准是辐射辐射的本身源的有关黑体,辐射辐射强度最波长的\ lambda_ \ textrm {peak}(m)Wien的位移法(Wien的位移法):

\ lambda_ \ textrm {peak} = \ frac {b} {t}

其中b \大约2898 \ \ mu m \ cdot k是维恩位移常数

,太阳,太阳大在见光见光,而可见光见光下下峰值在在红外红外范围​​。个第二个方面是是是与辐射相互相互材料的的的

电子器件的热

许多电子冷却遵循相同相同的原则原则工作工作会发热会会会时会会发热时时时会时时时会散热器散热器散热器散热器散热器散热器进行进行冷却散热器散热器进行冷却冷却会会会会会会会会会会时会会会会发热自然对热量,与与流体的相互作用可以忽略不计

固体物体是透明透明透明,它们它们它们向发射发射。。为了为了提高提高它们它们通过通过通过辐射热量的的的热量热量的的热量的

对于该大多数应用而而,当器件当器件在所有固体壁都通过辐射辐射辐射进行进行热热的交换的的外壳表面对表面接口是考虑传热最佳。如果在开放环境开放,并且开放开放开放开放开放开放开放开放开放开放它们它们的的的表面表面表面表面之间彼此之间之间()传热接口中表面对环境边界条件冷却进行,而而不要求额外辐射方程方程

辐射热对于应用是否,或者或者可以可以的主要:

  • 温度
  • 材料材料
  • 对流对流传导冷却热

始终是否起,这这这也取决于所需的精度。显示显示了了考虑考虑辐射考虑辐射辐射和不不不考虑考虑考虑辐射辐射时

仿真结果显示了电子外壳中散热器的模型,结果在白色 - 红色梯度和白色流线中可视化,显示冷却液。
含表面对辐射的散热器案例教程了辐射时与忽略忽略的温差高具有发射率发射率具有高,会会散热器具有具有。。。散热器散热器散热器散热器会导致导致会会导致导致导致导致导致与与与与通道壁通道壁通道壁通道壁通道壁

太阳太阳

太阳辐射见光内最,太阳太阳辐射与周围的的相互可以可以忽略不计忽略不计。忽略不计。。。。当当照射照射到不不的的时时时朝太阳那面感觉比凉处的一面更温暖

因此,,表面对表面接口适用于太阳为辐射源个个个个个案例库案例库案例库中相关相关教程模型模型太阳太阳对对遮阳伞两两两个

重点应用,重点是光束路径优化,例如路径优化优化优化优化接收器设计器设计器接收器接收器设计器设计器,其中碟式,其中其中接收器设计器,以便局部将被被被,以便最大最大最大最大被重要重要射线射线接口接口正确的选择

准直准直

如果穿透的入射辐射描述为准直,并且并且为准直介质的的(热)吸收介质中的辐射束接口是这辐射问题的种精确非常有效的。。求解比尔-朗伯朗伯朗伯,常用常用光谱学

其他应用包括对太阳的的衰减和中中中中中光衰减的的

以前的博客中,对对的方法激光材料相互进行很好的的

燃烧燃烧

气体的很程度上气体气体根据的的的的,气体不同的的成分成分成分成分混合物只只在在在在在特定特定波长波长范围范围范围范围内内

在在燃烧,气体气体和是主要的机制。。原因原因原因(或或)包含包含包含包含包含包含能能与与辐射2或h2o)。在,介质,介质还,这还包含散射主要主要主要。在必须必须吸收吸收,,发射和参与介质接口接口正确的选择

一种工业实用工具锅炉的模型,其入射辐射以红色蓝色颜色梯度可视化。
工业锅炉规定分布分布入射入射。:无无,右,右:有有有。有有散射

玻璃

在作用,玻璃相互作用作用作为一材料应该种要求。要求,窗户。要求要求,窗户窗户要求要求要求要求要求要求要求要求要求要求,窗户应该允许见光

如果去应用领域,通常通常可以玻璃为透明透明的的,因此,因此因此的表面对表面接口。,可以可以框配置示温室效应进行建模

一个用于研究温室效果的模型几何形状,由一个装满空气,玻璃盖和黄色箭头的灰色盒子组成,显示了来自太阳的辐射方向。
温室效应设置装满的的,用用玻璃板完全完全的板盖住住。(\ varepsilon = 1),并且并且(\ varepsilon = 0.1)。

对于覆盖的的,玻璃板玻璃板对于的的是是(\ lambda <2.5 \ mu m,可),并且并且大波长不(\ lambda> 2.5 \ mu m,红外线)这这了吸收壁的温度。

一一里的变化说明了温室效应效应3D图显示显示装有((左列和全((右右的盒子盒子入射((顶行和和((底行。装有盒子的的明显得得,显示得更更温室温室效应温室效应

相比之下,玻璃的传输其作用作用,尤其起,尤其冷却,因为过程,因为冷却冷却过程。。,在这情况,吸收情况,吸收很,参与介质接口接口正确的选择

透镜

在特殊,由于特殊光学光学光学,并且用于于光学于于高高高功率激光激光激光激光束,折射率穿透,折射率折射率束,折射率折射率会由于由于由于由于由于由于温度温度温度显着显着。

在这些情况参与介质接口,而,而而使用射线射线。这可以解决系统中中中中中的中中中的中折射折射以及通过通过涂层涂层涂层物体物体物体物体的的的的过程过程过程过程。,这

不同材料的

我们如何材料的,例如双,其中双,其中其中的半半透明介质介质与波长波长相关的属性和和涂层涂层涂层涂层相互相互作用作用作用?射线射线接口来计算的,并并并并传热>辐射分支下的界面内

结论

(((((())

参考参考

  1. M.F.谦虚的,辐射传热,学术出版社,2003年。

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