Fluent模擬太陽(yáng)輻射的問(wèn)題

我想做一個(gè)模型來(lái)模擬地物在自然條件下的溫度分布，需要考慮太陽(yáng)輻射、大氣對(duì)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(wèn)題沒(méi)有搞明白，望高手指點(diǎn)：1、如果用穩(wěn)態(tài)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果是在初始狀態(tài)下太陽(yáng)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(chǎng)，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(duì)稱的邊界行嗎？3、地面作為大空間的地面，設(shè)置成對(duì)流傳熱的壁面，為什么溫度總是過(guò)高呢（390K）？應(yīng)該怎么設(shè)置壁面的邊界條件呢？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(duì)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(yáng)輻射呢？3你提到“地面設(shè)置成對(duì)流傳熱的壁面”，就是說(shuō)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(wèn)題說(shuō)得再明白一些。目的是計(jì)算在太陽(yáng)輻射條件下物體與地面的溫度分布，最好能將地面對(duì)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(zhǎng)為1米的立方體，放在地面中心，空間高度取4米，大小與地面相同?？諝獠捎貌牧蠋?kù)中的air材料，地面采用材料庫(kù)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SolarCalculator計(jì)算陽(yáng)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(wèn)題呢？是漏掉了與空氣的對(duì)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(duì)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)果啊！另外怎么考慮地面對(duì)物體的輻射傳熱呢？而且我把太陽(yáng)輻射的方向角調(diào)得比較大（如下午5點(diǎn)）時(shí)，按理說(shuō)物體各個(gè)表面的溫度應(yīng)該不同，但是為什么出不來(lái)這樣的模擬結(jié)果呢？分析一下傳熱過(guò)程和求解模型：空氣：熱對(duì)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(duì)流換熱，Coupled傳熱邊界條件太陽(yáng)對(duì)地面或物體表面的輻射：投射輻射熱流，太陽(yáng)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(guò)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(jiǎn)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(méi)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(shuō)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，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splitface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，但是這些控制方程在Fluent軟件中怎么計(jì)算呢，如“空氣：熱對(duì)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(guò)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(méi)有學(xué)過(guò)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(wèn)題比較低級(jí)，還請(qǐng)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。如果摳去，那么要保留小立方體，并將其與空氣區(qū)域的對(duì)應(yīng)面聯(lián)結(jié)（connect）起來(lái)，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(duì)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(duì)稱，如果設(shè)成對(duì)稱面，就是一面鏡子，你是學(xué)光學(xué)的，對(duì)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splitface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(jiàn)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(duì)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(duì)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(guò)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(wèn)題中涉及的主要物理過(guò)程和相應(yīng)的物理模型。對(duì)于傳熱問(wèn)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(wèn)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中什么地方設(shè)置呢？太陽(yáng)輻射可以用fluent的太陽(yáng)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(duì)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(duì)于第二個(gè)問(wèn)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)reversedflow，這樣很難收斂，對(duì)計(jì)算結(jié)果應(yīng)該也有影響吧對(duì)于第六個(gè)問(wèn)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(shuō)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(lái)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(wèn)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(yáng)輻射后熱量向地下傳導(dǎo)，另一方面是空氣對(duì)流對(duì)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(duì)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(duì)。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(wèn)題應(yīng)該怎么解決呢？是不是要通過(guò)udf文件來(lái)定義入口處空氣溫度隨高度變化呢？Fluent模擬太陽(yáng)輻射的問(wèn)題最近想用Fluent做一個(gè)模擬太陽(yáng)輻射的模型，但自己對(duì)Fluent所知甚少，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，solarcaculator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FluentUser'sGuide中將吸收系數(shù)定義為每單位長(zhǎng)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：Theabsorptioncoefficientisrequestedinunitsof1/length.Alongwiththescatteringcoefficient,itdescribesthechangeinradiationintensityperunitlengthalongthepaththroughth