1.问题描述

一个直径为1m、初始温度为2000K的金属实心球体在300K的环境中（假设没有对流换热）热辐射降温的过程。考虑到球的对称性，可将其简化为轴对称模型进行分析，也可采用实体模型进行分析。本文中采用实体模型进行热辐射分析。

2.有限元解

2.1.绝对零度和斯蒂芬~玻尔兹曼常数设置

绝对零度设为0；斯蒂芬~玻尔兹曼常数设为5.67E-8W/(m²·K⁴)。

2.2.材料定义

该分析中采用国际单位制，各材料参数如下：密度7850kg/m³；导热系数60.64W/(m·K)；比热容460J/(kg·K)。

2.3.分析步设置

定义瞬态传热分析步，分析步时间为36000s。初始增量步设为0.1，最小增量步设为0.001，最大增量步设为100，最大增量步数设为1000。每个增量步所允许的温度的最大变化设为50。

2.4.辐射率及环境温度设置

辐射率设为1，环境温度设为300K。

2.5.实心球初始温度场设置

设置实心球体的初始温度场为2000K。

2.6.网格划分

低阶热传导单元（DC3D8）。

2.7.温度分布仿真结果

实心球球心温度为501.8K，实心球表面温度为489.8K。

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