FLUENT辐射模型详解：模拟真实世界的热辐射现象

1、FLUENT中需要考虑热辐射的情况

1）火焰辐射热传递

2）表面对表面的辐射加热或冷却

3）辐射、对流和导热耦合传热

4）HVAC应用中透过窗户的热辐射，以及汽车工业中车厢内的模拟

5）玻璃加工、玻璃纤维拉拔及陶瓷加工过程中的辐射

2、FLUENT中的辐射模型

主要有5种辐射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型

3、DTRM模型的优势及限制

优势：

1）模型较为简单

2）可以通过增加射线数量来提高计算精度

3）可以用于光学深度非常广的情况下。

限制：

1）假定所有表面都是散射的。意味着表面的入射辐射是关于入射角各向同性反射的。

2）不包括散射效应。

3）基于灰体辐射假定。

4）对于大数目的射线问题，非常耗费CPU时间。

5）不能与非共形交界面或滑移网格同时使用。

6）不能用于并行计算中。

4、P1模型的优势及限制

优势：

1）辐射模型为一个扩散方程，求解需要较少的CPU时间。

2）考虑了扩散效应。

3）对于光学深度比较大（如燃烧应用中），P-1模型表现非常好。

4）P-1模型使用曲线坐标很容易处理复杂几何

限制：

1）假定所有的表面均为散射。

2）基于灰体辐射假定。

3）在光学深度很小时，可能会丧失精度。

4）倾向于预测局部热源或接收器的辐射通量。

5、Rosseland辐射模型的优势及限制

优势：相对于P-1模型，它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P-1模型计算要快，且更节省内存。

限制：只能用于光学深度比较大的情况，推荐用于光学深度大于3的情况下；不能用于密度基求解器。

6、DO模型的优势及限制

DO模型能够求解所有光学深度区间的辐射问题；能求解燃烧问题中的面对面辐射问题，内存和计算开销都比较适中。

DO模型能用于计算半透明介质辐射。

7、S2S辐射模型

非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题（如航天器的排热系统、太阳能收集系统、辐射供热装置等）。

限 制：

1）假定所有表面均为散射的。

2）灰体辐射假设。

3）内存和存储量需求在表面增加时，增长得非常快。

4）不能用于participating radiation问题。

5）不能用于存在周期边界的模型中。

6）不能用于存在对称边界问题中。

7）不支持非共形交界面、悬挂节点或网格自适应中。

8、适用情况

DTRM模型与DO模型可以适用于所有光学深度问题，P-1模型适用于光学深度1~3的情况，Rosseland模型适用于光学深度大于3的情况，S2S辐射模型适用于真空中辐射模拟。

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