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I-Deas TMG 培训资料 (9)  

2012-07-20 08:27:18|  分类: I-Deas TMG 资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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I-deas TMG - 辐射加热

 
辐射加热 (Radiative  Heating)
      产品可能在有辐射的环境中工作,I-deas TMG 提供了对辐射加热精确模拟的手段。下面学习:
      1. 了解 TMG 中辐射加热源 (Radiative Heating Source) 的概念;
      2. 使用辐射加热源 (Radiative Heating Source);
      3. 使用白昼的太阳辐射加热 (Diural Solar Heating)。
  
创建辐射加热模型

      为了模拟白昼的或轨道太阳辐射加热,必须:
      1. 为受到直接的或反射的辐射加热的单元创建辐射请求表;
      2. 定义辐射加热 (Radiative Heating)、太阳能加热 (Diural Solar Heating) 或轨道/飞行模型实体;
      3. 为为所有涉及辐射换热的单元定义太阳辐射吸收率 (0 ≤ a ≤ 1);
      4. 确认封闭腔体是完整的。如果需要,可使用封闭的空间包络 (Space Enclosure)。
  
辐射加热的概念
      I-deas TMG 能够模拟诸如灯或灯丝加热之类的辐射热源:
      1. 假设辐射源发射漫射太阳辐射;
      2. 计算被照明的单元对光源的视角系数,以确定直接入射的辐射流;
      3. 利用单元的太阳光谱性质 (吸收率、反射率和透过率) 计算辐射传导项 (奥本海姆方法);
      4. 在模拟镜面反射时,自动采用光线跟踪法 (Ray tracing Method)。
 
  
创建辐射热源
      创建辐射热源的步骤:
      1. 选择辐射加热 (Radiative Heating);
      2. 输入实体名,点击 Create;
      3. 选择作为辐射源的单元;
      4. 选择直接被辐射源照明的单元;
      5. 输入辐射源辐射强度或功率;
      6. 完成表格。
      注意,为了使 TMG 计算太阳光谱的辐射传导项,必须有黑体视角系数,因此,应为相应的单元创建辐射请求表。
  
太阳能加热的概念
      在室外应用中,太阳能加热有可能成为检测产品热特性的主要因素之一。TMG 提供了相应的工具。在创建辐射加热时:
      1. 计算特定单元对太阳 (沿太阳矢量的一个远点) 的视角系数;
      2. 与处理辐射加热一样,对辐射传导项和光线追踪进行计算;
      3.由于反射和聚焦的影响,"太阳" 灰体视角系数的和有可能超过 1。 
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创建白昼的太阳能加热
      创建 Diurnal Solar Heating:
      1. 选择 Diurnal Solar Heating;
      2. 输入实体名,点击 Create;
      3. 选择被照明的单元或几何组;
      4. 选择行星 (Planet);
      5. 设置模型所处的纬度;
      6. 设置太阳能辐射密度或其它作用,模型的方位和太阳矢量 (后面)。
      注意:一定要为涉及太阳辐射加热的单元创建辐射请求表。
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定义太阳能热流密度 (Solar Flux)
      为定义太阳能热流密度值,可以使用 TMG 提供的与日期相关的太阳能辐射热流密度。输入一个值或设置 Atmospheric and Other Effects 选项 (大气及其它作用选项),让 TMG 通过计算确定。为此:
      1. 在 Diurnal Solar Heating 表单中选择 Solar Data (太阳能数据);
      2. 选择一个日期,并选择 Compute from Date (根据日期计算);也可以输入太阳能热流密度值。
      注意:可以提供一个日期表来定义变化的太阳能热流密度值。 
      与太阳能辐射密度有关的定义内容:
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定义其它的作用
      其它作用包括:Atmospheric attenuation (大气衰减)、Diffuse Sky Reflection (天空散射) 和 Albedo (地面反射)。TMG 使用所提供的参数计算太阳能辐射密度。定义步骤为:
      1. 选择一个日期;
      2. 激活 Use Atmospheric an Other 选项;
      3. 选择 Compute from Data  以更新与日期相关的大气层外的太阳辐射、大气消光系数和天空散射因子。
      可以改写任何参数的值。也可以用反照率 (Albedo) 替换模型中的地面。进一步内容见 TMG 的在线帮助。 
 
    在 Solar Data 中定义其它作用选项:
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确定模型的方向
      为确定模型的方向,点击模型方向图标,然后:
      1. 点击 Vector 1 图标:然后在图形区域中选择一个矢量;
      2. 点击 Vector 1 图标右边的 at 部分,指定矢量 1 指向的方位;
      3. 点击 Vector 2 图标:然后在图形区域中选择一个矢量;
      4. 点击 Vector 2 图标右边的 at 部分,指定矢量 2 指向的方位;
      如果矢量 1 与矢量 2 不垂直,矢量 1 总是指向所选的方位,而矢量 2 会尽量靠近为其选定的方位。 
      确定模型方向的表单如下:
                                        
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定义固定的太阳位置
      可以进行太阳处于某一位置的稳态分析。此时需要指定一个单一的太阳矢量:
      1. 激活 Constant at Local Solar Time;
      2. 输入当地太阳时。
      注意:如果当地太阳时为 12:00,太阳处于天空的最高位置。
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定义变化的太阳矢量
      瞬态分析时,需要定义变化的太阳轨迹:
      1. 选择 Time Varying,并选择 Specify Vectors,可以打开 Diurnal Solar Heating-Solar Vectors 表单;
      2. 对于 Partial Day Analysis (非全日分析),确定分析的起始和终止位置 (时间);
      3.对于 Partial Day Analysis (非全日分析),可以利用 Analysis Time at Start Position 选项确定在分析中何时激活太阳能加热,从而可以模拟发生在日出前的其它瞬态加热;
      4. 指定要计算太阳能加热的等间隔的角度个数 (Number of Equal Angular Intervals - 度)。
  
      定义非全日分析用的太阳矢量:
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 定义光线跟踪 (Ray-tracing)
      在遇到镜面反射和透过的表面时,TMG 会自动使用光线跟踪法模拟太阳光谱辐射传热。
      校准光线从所有具有非零太阳辐射视角系数的镜面的和透过的单元发出。TMG 通过反射跟踪光线。
      光线的密度由单元的子划分参数控制。
      当一根光线遇到镜表面单元时,它的强度会由于单元的吸收和漫反射分量而减小。当出现下列情况时,光线会消失:
      1. 光线遇到完全漫反射单元;
      2. 光线的强度减小到原始的 0.1% 以下;
      3. 光线已经过 100 次反射。
    通过辐射请求,也可以对红外 (IR) 和漫射太阳光谱进行光线跟踪。
 
在辐射计算中取消单元
      为取消一些单元的全部或部分辐射计算,可以:
      1. 选择 Element Radiation Switch;
      2. 输入实体名称,点击 Select;
      3. 选择单元;
      4. 选择要取消的辐射计算项。
      一个取消单元的太阳能/轨道/辐射加热的老方法是设置它们的吸收率为 -1。在这种情况下,确认内部单元 (a = -1) 和外部单元之间的视角系数为零,否则会导致致命错误。
  
      取消单元的太阳能/轨道/辐射加热
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                                                 可以创建多个单元辐射开关。
 
注意事项
      需要记住:
      1. 为能够接受直接或反射的辐射流的单元创建辐射请求表;
      2. 为任何涉及辐射换热的单元定义红外 (IR) 和太阳 (SOLAR) 辐射性质。在 MDS 中使用 TMG_SOLID 材料过滤器;
      3. 确认腔体是完整的。检查单元的方位,如果需要,应指定反侧 (Reverse Sides)。如果腔体不封闭,可以使用封闭空间包络 (Space Enclosure)。

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