При проектировании наружной электроники, фасадов зданий или любых объектов, подверженных воздействию солнца, солнечная радиация является критическим источником тепла, который может кардинально изменить срок службы вашего продукта. Знание того, как энергия солнца влияет на ваш дизайн, может помочь вам принимать решения, которые помогут создать лучший конечный продукт.

SOLIDWORKS Flow Simulation предлагает мощную, но часто недостаточно используемую функцию для моделирования солнечной радиации и ее влияния на теплопередачу.

Солнечная радиация, отражающаяся от спутниковой антенны

Различные типы теплового излучения

Тепловое излучение от границ дальнего поля расчетной области или отверстий модели может быть определено как окружающее или солнечное излучение в SOLIDWORKS Flow Simulation. Эти типы излучения могут применяться как к внутренним, так и к внешним исследованиям потоков.

Окружающее излучение

Окружающее излучение - это ненаправленный поток энергии, генерируемый стенами воображаемой огромной "комнаты", окружающей тело. Этот поток имеет предопределенные параметры излучения.

Солнечное излучение

В отличие от окружающего излучения, солнечное излучение моделируется направленным потоком энергии. Таким образом, солнечное излучение определяется через его поток мощности (интенсивность) и направленный вектор. В дополнение к солнечному излучению от границ расчетной области также может быть указан источник солнечного излучения, испускающий направленное излучение.

Как определить солнечную радиацию в SOLIDWORKS Flow Simulation

Чтобы включить солнечную радиацию, вам нужно включить Теплопередачу в общих настройках проекта, а затем выбрать Излучение.

Определение солнечной радиации через солнечный свет

Существуют следующие способы определения солнечной радиации в SOLIDWORKS Flow Simulation с использованием метода дискретной передачи или дискретных ординат:

• По Местоположению, Времени и Мутности
  • Местоположение можно выбрать из предопределенных городов, доступных в инженерной базе данных SOLIDWORKS Flow Simulation, или путем определения пользовательского города.
  • Дату можно определить по месяцу, дню и времени.
  • Фактор Мутности позволяет описать оптическую толщину атмосферы из-за наличия водяного пара или загрязняющих веществ в атмосфере.

• По Местоположению и Времени
• По Направлению и Интенсивности
  • Можно определить направленный вектор (X, Y, Z) компоненты и интенсивность.
• По Азимуту и Высоте
• По Модели Солнечного Света
  • Вы можете указать граничное условие солнечной радиации, связав его с опцией Солнечный свет SOLIDWORKS, которая находится в опции Настройки камеры.

Различия между моделями дискретной передачи и дискретных ординат

Метод дискретной передачи является моделью излучения по умолчанию, доступной в SOLIDWORKS Flow Simulation. Если у вас есть дополнительный модуль HVAC, вы можете включить модель дискретных ординат для расчета излучения.

Модель дискретной передачи

Модель дискретной передачи способна моделировать только диффузное отражение или 100% зеркальное отражение, если определено через радиационное граничное условие поверхности типа симметрии. Она не может обрабатывать спектральные зависимости. Однако она может обрабатывать геометрическую оптику с направленным источником, используя метод Прямой трассировки солнечных лучей вместо метода Обратной трассировки солнечных лучей по умолчанию.

Модель дискретных ординат

Модель дискретных ординат, доступная с модулем HVAC SOLIDWORKS Flow Simulation, способна обрабатывать спектральные (длина волны) зависимости и поддерживает использование полупрозрачных поверхностей. Для высоких температурных градиентов и учета геометро-оптических эффектов рекомендуется метод дискретной передачи по умолчанию.

Пример создания исследования для солнечной радиации

В качестве примера можно использовать опцию Солнечный свет для настройки солнечной радиации. Ориентация, время и продолжительность определяются в общих настройках исследования в SOLIDWORKS Flow Simulation и могут зависеть от времени.

Настройка солнечного света в общих настройках

 Можно настроить переходный анализ для моделирования солнца, светящего на здание в течение нескольких часов. Результаты могут быть отображены с графиками падающего и излучаемого потока. Кроме того, можно создать графики контуров поверхности, чтобы показать поток на внешних стенах здания.

Графики солнечного потока из моделирования излучения