Fluent模擬太陽輻射的問題

1、我想做一個(gè)模型來模擬地物在自然條件下的溫度分布，需要考慮太陽輻射、大氣對流傳導(dǎo)和地面輻射等因素，用do模型能計(jì)算嗎？我自己試了一下，有幾個(gè)問題沒有搞明白，望高手指點(diǎn)：1、如果用穩(wěn)態(tài)計(jì)算出來的結(jié)果是在初始狀態(tài)下太陽輻射條件（方向矢量、熱流通量等）下達(dá)到的平衡狀態(tài)嗎？如果需要知道不同時(shí)刻的溫度場，是不是應(yīng)該用瞬態(tài)模型計(jì)算呢，但是用瞬態(tài)模型計(jì)算總是不收斂，這樣的結(jié)果可信嗎？2、取一個(gè)比目標(biāo)大幾倍的空間作為計(jì)算域，空間的邊界條件怎么設(shè)置，除了入口與出口，其他的邊不能設(shè)置成壁面吧，設(shè)置成對稱的邊界行嗎？3、地面作為大空間的地面，設(shè)置成對流傳熱的壁面，為什么溫度總是過高呢（390k）？應(yīng)該怎么設(shè)置壁面的邊

2、界條件呢？1 是平衡狀態(tài)的。是應(yīng)該用瞬態(tài)模型，不收斂，如果發(fā)散，當(dāng)然不行。但是如果你是指未能殘差降低一定的幅度，那么應(yīng)該了解這種判據(jù)未必合理，應(yīng)該用溫度、速度或通量等更直接的判據(jù)。2 流動(dòng)是自然對流吧？是壁面可以設(shè)置成壁面，不是當(dāng)然不能。你提到“邊”，難道是二維模型？那么怎么模擬太陽輻射呢？3 你提到“地面設(shè)置成對流傳熱的壁面”，就是說你認(rèn)為地面的傳熱邊界條件是預(yù)設(shè)的，那么有什么必要用cfd呢？你把問題說得再明白一些。目的是計(jì)算在太陽輻射條件下物體與地面的溫度分布，最好能將地面對物體的輻射也考慮進(jìn)去。模型介紹：地面取7*7平方米，深1米，物體為一個(gè)邊長為1米的立方體，放在地面中心，空間高度取4

3、米，大小與地面相同。空氣采用材料庫中的air材料，地面采用材料庫中的caco3（碳酸鈣）材料，物體為自定義的cube材料。邊界條件設(shè)置：設(shè)置地面以下1米處為恒溫壁面，溫度為288k，四個(gè)側(cè)面為絕熱壁面。空氣與地面的接觸面為耦合壁面，物體與地面接觸面conduct-face為導(dǎo)熱壁面（假設(shè)傳熱系數(shù)為20），物體其余5個(gè)與空氣接觸的面設(shè)置成輻射傳熱。空氣設(shè)置速度入口與outflow出口，其余三個(gè)面設(shè)置為symmetry。用do模型自帶的solar calculator計(jì)算陽光輻射。以上的模型建立以及設(shè)置是否合理，望不吝賜教，謝謝！我用這個(gè)模型計(jì)算，在穩(wěn)態(tài)條件下，迭代了140次收斂（亞松弛因子等都是

4、用的默認(rèn)設(shè)置）。為什么物體的溫度始終都和空氣溫度一樣呢，而且地面溫度也太高了，什么地方出了問題呢？是漏掉了與空氣的對流換熱吧，我把地面、物體與空氣接觸的面設(shè)置成混合的邊界條件，計(jì)算結(jié)果還是不理想啊，而且對流換熱系數(shù)不知道，只能假設(shè)，這樣也會(huì)影響計(jì)算結(jié)果?。×硗庠趺纯紤]地面對物體的輻射傳熱呢？而且我把太陽輻射的方向角調(diào)得比較大（如下午5點(diǎn)）時(shí)，按理說物體各個(gè)表面的溫度應(yīng)該不同，但是為什么出不來這樣的模擬結(jié)果呢？分析一下傳熱過程和求解模型：空氣：熱對流，求解n-s方程和能量方程地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型地面或物體與空氣之間：對流換熱，coupled傳

5、熱邊界條件太陽對地面或物體表面的輻射：投射輻射熱流，太陽輻射模型地面或物體與周遭物體之間：輻射換熱，由于處于計(jì)算域內(nèi)部，必須用輻射模型。這部分傳熱過程是最容易被忽視的，但很多時(shí)候是不可忽略的。一般情況比較復(fù)雜。在室外，周遭物體包括地面上的物體和天空，它們的輻射性質(zhì)和溫度又不一樣，需要適當(dāng)簡化與近似。 有輻射換熱時(shí)，流體區(qū)邊界條件不能隨便用symmetry邊界條件。不好意思，前兩天有點(diǎn)忙，沒時(shí)間上網(wǎng)，讓帖子沉下去了，呵呵由于是新手，關(guān)于版主的解答，我還是有些地方不太明白，希望能說得更詳細(xì)些。1、建模時(shí)空氣區(qū)域是否應(yīng)該為一個(gè)六面體摳去一個(gè)小立方體？2、空氣區(qū)域除了入口、出口以及與地面、物體耦合的面

6、，其余三個(gè)面如果不能設(shè)置成symmtry，應(yīng)該如何設(shè)置邊界條件？3、耦合的邊界條件是這樣設(shè)置嗎：我發(fā)現(xiàn)在gambit中將兩個(gè)體共有的面合并之后，生成的網(wǎng)格導(dǎo)入到fluent中才會(huì)有耦合選項(xiàng)（即自動(dòng)生成一個(gè)shadow面），但是如果空氣區(qū)域減去物體（立方體）后，地面就不再是正方形（中間摳去了一個(gè)小正方形），這樣怎么與仍是正方形的地表耦合呢？用split face命令將地表面用立方體的地面分割成兩個(gè)面，可以嗎？4、薄壁熱阻模型具體在fluent軟件中怎么設(shè)置邊界條件呢？本例中物體立方體的底面與地面是大小不同的面，兩個(gè)面應(yīng)如何設(shè)置邊界條件呢？5、版主列出了各個(gè)接觸面之間的方程，分析得很全面，但是這些

7、控制方程在fluent軟件中怎么計(jì)算呢，如“空氣：熱對流，求解n-s方程和能量方程；地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程；地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型”，這些方程是分別計(jì)算還是通過fluent軟件的設(shè)置，一次就計(jì)算完成了呢？6、投射輻射熱流怎么計(jì)算啊，這個(gè)模型在fluent中什么地方設(shè)置呢？感謝版主耐心的支持，由于我沒有學(xué)過流體力學(xué)，只是需要用fluent計(jì)算才開始接觸的這個(gè)軟件，所以有許多問題比較低級(jí)，還請版主不吝賜教，感激不盡！1、建模時(shí)空氣區(qū)域是否應(yīng)該為一個(gè)六面體摳去一個(gè)小立方體？ 最好不是摳去，而是割（split）出一個(gè)小立方體，代表物體，并保持分割面處connected。如

8、果摳去，那么要保留小立方體，并將其與空氣區(qū)域的對應(yīng)面聯(lián)結(jié)（connect）起來，然后再劃分網(wǎng)格。否則網(wǎng)格就是non-conformal的，要將兩區(qū)域的對應(yīng)面設(shè)成interface類型的邊界。土壤與空氣區(qū)域也最好用分割的方法。2、空氣區(qū)域除了入口、出口以及與地面、物體耦合的面，其余三個(gè)面如果不能設(shè)置成symmtry，應(yīng)該如何設(shè)置邊界條件？ 四周面不妨都設(shè)成流動(dòng)入口或出口。設(shè)成透明的壁也行，因?yàn)槟阋M的是一個(gè)大空間，只要空間足夠大。但不能設(shè)成對稱，如果設(shè)成對稱面，就是一面鏡子，你是學(xué)光學(xué)的，對吧？3、耦合的邊界條件是這樣設(shè)置嗎：我發(fā)現(xiàn)在gambit中將兩個(gè)體共有的面合并之后，生成的網(wǎng)格導(dǎo)入到fl

9、uent中才會(huì)有耦合選項(xiàng)（即自動(dòng)生成一個(gè)shadow面），但是如果空氣區(qū)域減去物體（立方體）后，地面就不再是正方形（中間摳去了一個(gè)小正方形），這樣怎么與仍是正方形的地表耦合呢？用split face命令將地表面用立方體的地面分割成兩個(gè)面，可以嗎？ 參見1。地面與物體，以及地面與空氣區(qū)域之間的面均設(shè)為wall邊界，這應(yīng)該是兩個(gè)面。4、薄壁熱阻模型具體在fluent軟件中怎么設(shè)置邊界條件呢？本例中物體立方體的底面與地面是大小不同的面，兩個(gè)面應(yīng)如何設(shè)置邊界條件呢？ 將對應(yīng)wall邊界的thickness設(shè)定為非零值，并選擇相應(yīng)的material，以模擬熱阻。5、版主列出了各個(gè)接觸面之間的方程，分析得

10、很全面，但是這些控制方程在fluent軟件中怎么計(jì)算呢，如“空氣：熱對流，求解n-s方程和能量方程；地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程；地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型”，這些方程是分別計(jì)算還是通過fluent軟件的設(shè)置，一次就計(jì)算完成了呢？ 我列出的是你的問題中涉及的主要物理過程和相應(yīng)的物理模型。對于傳熱問題，fluent求解的基本控制方程是n-s方程和能量方程，這也就是最基本的物理模型，其它物理模型根據(jù)問題的具體情況是可選的。一旦在fluent中選擇或啟用了某些物理模型，也就定義了計(jì)算模型，就意味著讓fluent求解相應(yīng)的控制方程。6、投射輻射熱流怎么計(jì)算啊，這個(gè)模型在fluent

11、中什么地方設(shè)置呢？ 太陽輻射可以用fluent的太陽輻射模型。如果還需要考慮其它物體之間的輻射則需要選擇一種輻射模型。如果僅需考慮計(jì)算域外邊界壁面與計(jì)算域外部具有均一溫度且壁面對其輻射角系數(shù)為1的黑體之間的熱輻射傳熱，且假定壁面面向外部的面為漫灰表面，只需要定義壁面輻射邊界條件。謝謝版主的解答！對于第二個(gè)問題，如果四周面都設(shè)成流動(dòng)入口或出口，計(jì)算時(shí)會(huì)出現(xiàn)reversed flow，這樣很難收斂，對計(jì)算結(jié)果應(yīng)該也有影響吧對于第六個(gè)問題，“還需要考慮其它物體之間的輻射則需要選擇一種輻射模型”，此處說的輻射模型是指fluent里自帶的p1、do等模型嗎，我用的就是do模型，是不是這樣就默認(rèn)為考慮了地

12、面與物體之間的輻射呢？前幾天怎么論壇打不開啊，終于能進(jìn)來了，呵呵這兩天計(jì)算了一下，空氣設(shè)置為透明壁面挺好的。但是出現(xiàn)另外一個(gè)問題，最高溫度總是出現(xiàn)在地面以下約10厘米處，我分析了一下，主要原因一方面是地面受到太陽輻射后熱量向地下傳導(dǎo)，另一方面是空氣對流對地面有冷卻作用。向下傳導(dǎo)是正常的，但是實(shí)際情況下，空氣對地面的冷卻作用不應(yīng)該有這么明顯，而且地面附近的空氣溫度應(yīng)該很高才對。而我在速度入口的邊界條件處設(shè)置的溫度是常數(shù)，這個(gè)問題應(yīng)該怎么解決呢？是不是要通過udf文件來定義入口處空氣溫度隨高度變化呢？fluent模擬太陽輻射的問題最近想用fluent做一個(gè)模擬太陽輻射的模型，但自己對fluent所

13、知甚少，在版主xrs333不厭其煩的指導(dǎo)下，終于建立起了模型，在此向xrs333致敬！這是我自己建立模型后的計(jì)算結(jié)果：參數(shù)設(shè)置：do模型，solar caculator地點(diǎn)設(shè)置為北京的經(jīng)緯度，gmt=+8，時(shí)間為6月21日上午10點(diǎn)；入口風(fēng)速1m/s，溫度288k，rng湍流模型；物體與地面外表面都為耦合傳熱，空氣外壁設(shè)為透明。材料性質(zhì)：空氣：吸收系數(shù)1，散射系數(shù)0；物體吸收系數(shù)0.1，散射系數(shù)0；地面：吸收系數(shù)0.2，散射系數(shù)0（關(guān)于材料的吸收系數(shù)與散射系數(shù)的設(shè)置有點(diǎn)不明白，我看fluent users guide中將吸收系數(shù)定義為每單位長度上輻射強(qiáng)度的變化,并給出了朗伯吸收定律i=i0*exp(-ax)，（原文：the absorption coefficient is requested in units of 1/length. along with the scattering coefficient, it describes the change in radiation intensity per unit length along the path through th