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solidworks教程资料:
第5章带辐射的热力分析
学习目标
.进行带有辐射的稳态热传递分析
.正确地处理辐射分析后的结果
5.1实例分析:聚光灯装配体
    本实例将对一个聚光灯装配体进行一次带辐射的热力分析。本章将学习热辐射的传热机理及其工作方式,
讨论定义传热的各种属性。还将讨论辐射在什么情况下成为传热的主导方式,什么情况下辐射可以被忽略。
    项目描述:
    如图5-1所示,该灯泡由一铝质反射壳罩着,并能够产生100W (O.095 Btu/s)的热能。
    灯罩的反射面在真空一侧,而背面直接暴露在空气中,如图5-2所示。

    由于灯泡会产热,本章的目标就是找到灯罩的稳态温度值。这里对环境作了特定假设,并创建了
几何体模型。
    让我们先来分析这个模型的传热机理是什么。由灯泡产生的热量将传向何方?
    部分灯泡产生的热量将直接通过辐射的方式射向空气。没有直接射向空气中的热量会将辐射的热
量传递到反射壳上。小部分热量会通过传导方式,通过灯泡底部传递到反射壳中。反射壳通过辐射和
传导得到的热量,部分会由辐射的方式发散出去,部分会通过传导的方式由铝质反射壳传递到空气一
侧,然后该热量通过对流的方式消散到环境大气中。对玻璃灯罩也采用类似的机制。
5.2关键步骤
1)定义热量。热量的来源是整个玻璃灯泡。
2)定义辐射。灯泡产生的热量通过辐射的方式从灯泡表面传递到反射壳上。
3)定义对流。在灯泡的另一侧和腔室部位,主要通过对流的方式散热。
4)运行分析。
5)后处理结果。正确分析从热力分析算例得到的结果。
5.3稳态分析
    想知道灯被打开一段时间之后的温度分布情况,因此只需要运行稳态分析就足够了。如果想知道
灯打开时的状况,则需要运行瞬态分析。







5.3.1分析参数回顾
热传导的机理到此已经全部定义完毕。这也同时完成了热分析的建模阶段。
    在准备稳态热分析的过程中,已经定义了对流系数、热量和发射率。本章中唯一没有用到的热力
参数就是热通量(每单位面积的热量)。
如果需要做瞬态热力分析,那么上面提到的3个量都需要定义为时间相关的曲线函数。


5.3.2热流量奇异性
    回顾一下在L支架一章中[(Solidworks Simulation基础教程)(2012版)中的第2章],定义了在锐
角拐点处的应力奇异性。
    为了明确锐角拐点处的热流量奇异性的概念,可以直接类比热流量与应力来帮助理解。在结构分
析中,锐角拐点处得不到应力结果,热力分析也有类似的现象,即在锐角拐点处得不到热流量的结果。
由于离散误差的原因,无穷大的应力不可能显示出来,但是热流量的结果完全取决于划分边界的网格
单元尺寸。随着网格的细化.热流量的值趋于无穷大。

 
5.4总结
    本章学习了传导、对流和辐射等传热方式的稳态热传导分析。
    可以看到,热辐射传导问题计算时间更长,因为这类问题需要考虑传导的视角因子。另外随着温
度的提升,热辐射在热传导中的比重也随之提升。
    本章还解释了受到人射辐射的玻璃组件需要更复杂的方法来处理,Solidworks Fl0w Simulation中的
HVAC模块适用于这个情况。

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