عند تصميم الإلكترونيات الخارجية أو واجهات المباني أو أي جسم معرض للشمس، يعد الإشعاع الشمسي مصدرًا حراريًا حرجًا يمكن أن يغير بشكل كبير عمر منتجك. إن معرفة كيفية تأثير طاقة الشمس على تصميمك يمكن أن يساعدك في اتخاذ قرارات تساعد في إنتاج منتج نهائي أفضل.

يقدم SOLIDWORKS Flow Simulation ميزة قوية ولكنها غالبًا ما تكون غير مستغلة بشكل كافٍ لنمذجة الإشعاع الشمسي وتأثيره على انتقال الحرارة.

الإشعاع الشمسي المنعكس من طبق الأقمار الصناعية

أنواع مختلفة من الإشعاع الحراري

يمكن تعريف الإشعاع الحراري من حدود المجال البعيد لنطاق الحساب أو فتحات النموذج على أنه إشعاع بيئي أو شمسي في SOLIDWORKS Flow Simulation. يمكن تطبيق أنواع الإشعاع هذه على دراسات التدفق الداخلي والخارجي.

الإشعاع البيئي

الإشعاع البيئي هو تدفق الطاقة غير الاتجاهي الناتج عن جدران "غرفة" ضخمة وهمية تحيط بالجسم. يحتوي هذا التدفق على معاملات إشعاع محددة مسبقًا.

الإشعاع الشمسي

على النقيض من الإشعاع البيئي، يتم نمذجة الإشعاع الشمسي بواسطة تدفق الطاقة الاتجاهي. لذلك، يتم تعريف الإشعاع الشمسي عبر تدفق الطاقة (الكثافة) والمتجه الاتجاهي الخاص به. بالإضافة إلى الإشعاع الشمسي من حدود نطاق الحساب، يمكن أيضًا تحديد مصدر إشعاع شمسي ينبعث منه إشعاع اتجاهي.

كيفية تعريف الإشعاع الشمسي في SOLIDWORKS Flow Simulation

لتمكين الإشعاع الشمسي، يجب تمكين انتقال الحرارة في الإعدادات العامة لإعداد المشروع ثم تحديد الإشعاع.

تعريف الإشعاع الشمسي عبر ضوء الشمس

هناك الطرق التالية التي يمكنك من خلالها تعريف الإشعاع الشمسي في SOLIDWORKS Flow Simulation باستخدام طريقة النقل المنفصل أو الإحداثيات المنفصلة:

• حسب الموقع والوقت والعكارة
  • يمكن تحديد الموقع من المدن المحددة مسبقًا المتاحة في قاعدة بيانات الهندسة الخاصة بـ SOLIDWORKS Flow Simulation أو عن طريق تعريف مدينة مخصصة.
  • يمكن تعريف التاريخ من الشهر واليوم والوقت.
  • يسمح لك عامل العكارة بوصف السمك البصري للغلاف الجوي بسبب وجود بخار الماء أو الملوثات في الغلاف الجوي.

• حسب الموقع والوقت
• حسب الاتجاه والكثافة
  • يمكن تعريف مكونات المتجه الاتجاهي (X، Y، Z) والكثافة.
• حسب السمت والارتفاع
• حسب ضوء الشمس النموذجي
  • يمكنك تحديد شرط حد الإشعاع الشمسي عن طريق ربطه بخيار ضوء الشمس في SOLIDWORKS، الموجود في خيار إعدادات الكاميرا.

الاختلافات بين نماذج النقل المنفصل والإحداثيات المنفصلة

طريقة النقل المنفصل هي نموذج الإشعاع الافتراضي المتاح في SOLIDWORKS Flow Simulation. إذا كان لديك وحدة HVAC الإضافية، يمكنك تمكين نموذج الإحداثيات المنفصلة لحساب الإشعاع.

نموذج النقل المنفصل

نموذج النقل المنفصل قادر على محاكاة الانعكاس المنتشر فقط أو الانعكاس المرآوي بنسبة 100٪ إذا تم تعريفه عبر شرط حد السطح الإشعاعي من نوع التماثل. لا يمكنه التعامل مع التبعيات الطيفية. ومع ذلك، يمكنه التعامل مع البصريات الهندسية مع مصدر اتجاهي باستخدام طريقة تتبع الأشعة الشمسية الأمامية بدلاً من طريقة تتبع الأشعة الشمسية الخلفية الافتراضية.

نموذج الإحداثيات المنفصلة

نموذج الإحداثيات المنفصلة المتاح مع وحدة HVAC الخاصة بـ SOLIDWORKS Flow Simulation قادر على التعامل مع التبعيات الطيفية (الطول الموجي) ويدعم استخدام الأسطح شبه الشفافة. بالنسبة للتدرجات الحرارية العالية ومحاسبة التأثيرات البصرية الهندسية، يوصى بطريقة النقل المنفصل الافتراضية.

مثال على إنشاء دراسة للإشعاع الشمسي

كمثال، يمكن استخدام خيار ضوء الشمس لإعداد الإشعاع الشمسي. يتم تعريف الاتجاه والوقت والمدة في إعدادات الدراسة العامة في SOLIDWORKS Flow Simulation ويمكن أن تكون معتمدة على الوقت.

إعداد ضوء الشمس في الإعدادات العامة

 يمكن إعداد تحليل عابر لمحاكاة الشمس المشرقة على المبنى على مدار بضع ساعات. يمكن عرض النتائج باستخدام مخططات التدفق الساقط والمشع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إنشاء مخططات كنتورية للسطح لإظهار التدفق على الجدران الخارجية للمبنى.

مخططات التدفق الشمسي من محاكاة الإشعاع