热辐射在您的模型中的重要性

根据我的经验，辐射是最无价的传热过程，往往被忽视，这可能对热管理研究结果的准确性产生破坏性影响。在这个博客文章中，让我们来看看何时以及如何在涉及传热的模型中考虑辐射 - 以及何时可以跳过。

调查热过程

零件，装置或整个建筑物内的热处理的调查是许多行业的基本任务，例如微电子和航空航天。当我们谈论热过程时，有三种主要机制可能发生：

1. 热传导
2. 热对流
3. 热辐射

这些过程中的每个过程有助于整体传热过程取决于任务和操作条件。每个过程的比例也可能在时间和空间中变化。

在我的个人经验中，我发现，虽然仿真工程师完全了解导通和对流，但它们有时往往会低估辐射的作用。但是，有指标我们可以在特定模型中检查辐射是否应忽略辐射。

辐射什么时候重要？

问题不是存在热辐射（它始终存在），而是对整体传热预算的影响程度有多大。某些情况暗示辐射发挥着重要作用，并且必须考虑到模型的结果是正确的。

表面和环境温度之间的巨大差异

如果辐射发挥重要作用，这可能是询问自己最明显的情况。如果物体或装置表面上的温度很高，则大量的热辐射被发射到环境中。根据Stefan-Boltzmann法，辐射输出，j^*，A的黑人随着温度的第四个力量增加T.（J.^*〜T.^4.）。如果与环境温度相比，温度高，则会通过辐射从表面传输大量净能量。温度差异的一个例子是一个灯泡，在几秒钟内，灯丝在几秒钟内达到约1772℃的温度，空气可以是25℃。

当辐射，传导和对流时，灯泡内的温度分布都占了。

大表面发射率（接近1）

表面的发射率ε是热辐射相对于理想的黑体的比例。注意，ε从0（无发射）到1（最大发射，对应于黑体）。发射率的率越近1，辐射发射越大，因此也是总热传递的热辐射量。灯泡也是大表面发射率的一个很好的例子，因为灯丝发射率优化并接近1。

大型外部辐射

如果发生大外部辐射功率，则必须考虑到热通量的总体考虑这些。一个经典的例子是太阳辐射，可以特别发挥重要作用自卸设备或建筑物。

小传导和对流

如果通过传导和对流的热传递非常小（例如，在空间或真空系统中），则热辐射在总热通量的百分比自然增加。一个日常例子是一个房间，地板比天花板冷却。由于该温度分布，这种房间的分层是稳定的并且不会发生自然对流。传导也忽略不足，因为空气是一个很好的绝缘体。然后热辐射保持为主要的传输机制。

短时间尺度

传导是速度缓慢的过程，对流的速度与移动流体的速度有关。与热辐射相比，这两个机制发生在更长的时间尺度上，这在光速下发生。如果您在短时间分析过程中，则可能是辐射是对热传递有可测量影响的唯一机制。

无论如何有疑问：测试它！

在许多情况下，难以预先量化整个过程中的热辐射比例。为了确定辐射是否发挥作用，我们应该通过在没有辐射的情况下进行比较计算来检查。

让我们来看看一个简单的例子，并使用来自COMSOL应用程序库的教程模型：188金宝搏优惠母线模型。该模型包括导通和对流，但不考虑热辐射。我们可以通过添加一个表面到表面辐射界面和A.具有表面到表面辐射的热传递将新接口与现有的多体界面节点固体热传递界面。

热辐射的计算要求我们为表面发射率定义一个值，这必须从文献中用于乘坐汇率型号的钛和铜。对于测试，对于铜和钛，该值设定为0.3。下图显示了模型之间的温度差，无辐射和将表面到表面辐射的模型考虑在内。差异约为8°C，暗示辐射显着影响结果。

汇流条模型的比较而无辐射和具有表面到表面辐射的型材。该图显示了两个建模方法之间的温差为约8°C。

具有不同施加电压的参数扫描和0.1（亮金属）和0.7（重氧化金属）之间的不同施加的发射率显示出甚至更清晰的结果。根据表面发射率，ε和施加电压的值，辐射量很容易占据传热，并且肯定应考虑到。特性也可以在装置的寿命范围内改变，从而影响热交换器性能。这些变化的特征可以包含在模型中。在这种情况下，发生汇流条的氧化，这增加了表面发射率，这反过来又会大大影响性能。

母线（左）的总传热中的热辐射百分比和作为施加电压的函数和不同程度的表面氧化的函数的最大母线温度（右）。

包起来

热辐射可以是一个主要的传热过程，并且如有疑问，我们应该始终检查辐射是否在模型结果的总体结果中发挥着重要作用。有标准检查这一点，如果仍有疑问，比较计算也有所帮助。如果要考虑热辐射，COMSOLMultibySics®软件提供了可以适应各个要求的正确工具，以便正确地实现热188金宝搏优惠辐射。

具有表面到表面辐射的母线模型可通过单击下面的按钮下载。

了解有关模拟热辐射的更多信息

• 查看这些应用程序注意事项：
  • 建筑物的热管理
  • 电子设备的热管理
• 了解更多关于如何在COMSOL博客上辐射的信息：188金宝搏优惠
  • 了解古典灰色体辐射理论
  • 波长依赖性发射率的表面热建模