Lors de la conception d'électronique extérieure, de façades de bâtiments ou de tout objet exposé au soleil, le rayonnement solaire est une source de chaleur critique qui peut modifier considérablement la durée de vie de votre produit. Savoir comment la puissance du soleil affecte votre conception peut vous aider à prendre des décisions qui contribuent à produire un meilleur produit final.

SOLIDWORKS Flow Simulation offre une fonctionnalité puissante mais souvent sous-utilisée pour modéliser le rayonnement solaire et son impact sur le transfert de chaleur.

Rayonnement solaire rebondissant sur une antenne parabolique

Différents Types de Rayonnement Thermique

Le rayonnement thermique provenant des limites de champ lointain du domaine de calcul ou des ouvertures du modèle peut être défini comme un rayonnement environnemental ou solaire dans SOLIDWORKS Flow Simulation. Ces types de rayonnement peuvent être appliqués aux études d'écoulement interne et externe.

Rayonnement Environnemental

Le rayonnement environnemental est le flux d'énergie non directionnel généré par les murs d'une énorme "pièce" imaginaire qui entoure le corps. Ce flux a des paramètres de rayonnement prédéfinis.

Rayonnement Solaire

Contrairement au rayonnement environnemental, le rayonnement solaire est modélisé par le flux d'énergie directionnel. Par conséquent, le rayonnement solaire est défini via son flux de puissance (intensité) et son vecteur directionnel. En plus du rayonnement solaire provenant des limites du domaine de calcul, une source de rayonnement solaire émettant un rayonnement directionnel peut également être spécifiée.

Comment Définir le Rayonnement Solaire dans SOLIDWORKS Flow Simulation

Pour activer le rayonnement solaire, vous devrez activer le Transfert de Chaleur dans les paramètres généraux de la configuration du projet, puis sélectionner Rayonnement.

Définition du rayonnement solaire via la lumière du soleil

Vous pouvez définir le rayonnement solaire dans SOLIDWORKS Flow Simulation en utilisant la méthode de Transfert Discret ou d'Ordonnées Discrètes de les manières suivantes:

• Par Emplacement, Heure et Turbidité
  • L'emplacement peut être sélectionné parmi les villes prédéfinies disponibles dans la base de données d'ingénierie de SOLIDWORKS Flow Simulation ou en définissant une ville personnalisée.
  • La date peut être définie par mois, jour et heure.
  • Le facteur de Turbidité vous permet de décrire l'épaisseur optique de l'atmosphère due à la présence de vapeur d'eau ou de polluants dans l'atmosphère.

• Par Emplacement et Heure
• Par Direction et Intensité
  • Un vecteur directionnel (X, Y, Z) composants et intensité peuvent être définis.
• Par Azimut et Altitude
• Par Lumière du Soleil du Modèle
  • Vous pouvez spécifier la condition limite de rayonnement solaire en la reliant à l'option Lumière du Soleil de SOLIDWORKS, trouvée dans l'option Paramètres de Caméra.

Différences Entre les Modèles de Transfert Discret et d'Ordonnée Discrète

La méthode de Transfert Discret est le modèle de Rayonnement par défaut disponible dans SOLIDWORKS Flow Simulation. Si vous avez le module complémentaire HVAC, vous pouvez activer le modèle d'Ordonnée Discrète pour le calcul du rayonnement.

Modèle de Transfert Discret

Le modèle de Transfert Discret est capable de simuler uniquement la réflexion diffuse ou la réflexion spéculaire à 100% si défini via une condition limite de surface radiative de type symétrie. Il ne peut pas gérer les dépendances spectrales. Cependant, il peut gérer l'optique géométrique avec une source directionnelle en utilisant une méthode de Tracé de Rayons Solaires Avant au lieu du Tracé de Rayons Solaires Arrière par défaut.

Modèle d'Ordonnée Discrète

Le modèle d'Ordonnée Discrète disponible avec le module HVAC de SOLIDWORKS Flow Simulation est capable de gérer les dépendances spectrales (longueur d'onde) et prend en charge l'utilisation de surfaces semi-transparentes. Pour les gradients de température élevés et la prise en compte des effets géométrico-optiques, la méthode de Transfert Discret par défaut est recommandée.

Exemple de Création d'une Étude pour le Rayonnement Solaire

À titre d'exemple, l'option Lumière du Soleil peut être utilisée pour configurer le rayonnement solaire. L'orientation, le temps et la durée sont définis dans les paramètres généraux de l'étude dans SOLIDWORKS Flow Simulation et peuvent dépendre du temps.

Configuration de la lumière du soleil dans les paramètres généraux

 Une analyse transitoire peut être configurée pour simuler le soleil brillant sur le bâtiment au cours de quelques heures. Les résultats peuvent être affichés avec des graphiques de flux incident et radiant. De plus, des graphiques de contour de surface peuvent être créés pour montrer le flux sur les murs extérieurs du bâtiment.

Graphiques de flux solaire de la simulation de rayonnement