Heat exchange in vacuum due to radiation & S2S model

[MotorManiac 130]

Добрый день.

В соседней ветке возник вопрос как моделировать излучение в вакууме.

Меня этот вопрос заинтересовал, поскольку иногда приходится производить подобные расчеты.

Ниже приведу пример настроек во флюенте, как один из возможных алгоритмов решения подобного класса задач.

 

Рассматриваемая модель представляет собой двумерное кольцо с двумя излучающими абсолютно черными поверхностями.

Горячая поверхность (внутренняя сторона) имеет температуру 500К, холодная 300К, между ними - вакуум.

 

Для расчета использовалась модель s2s, данная модель не учитывает излучение-поглощение средой, однако если запустить расчет с учетом газовой среды,

то при моделировании появится конвективная составляющая теплового потока, что может исказить результаты расчета (например, нестационарный расчет садки в печном агрегате).

Поэтому для моделирования вакуума в зазоре необходимо применить следующие настройки в программе:

1. Отключить решения flow, turbulence уравнений

2. Выбрать в свойствах газа, плотность - ideal gas

3. Для расчетной области в operating conditions установить operating pressure = 0 Pa  

При симуляции задачи с данными настройками конвективный тепловой поток, а так же тепловой поток обусловленный теплопроводностью газа отсутствуют.

 

Для проверки корректности решения воспользуемся аналитической формулой для определения лучистого теплового потока между поверхностями.

Q=E*C*((T1/100)^4-(T2/100)^4-), где

E - приведенная ст. черноты (1)

С- коэффициент излучения абсолютно черного тела (5.67 Вт/м^2*K^4)

T1 - температура горячей поверхности (500К)

Т2 - температура холодной поверхности (300К)

По аналитической зависимости результат равен 3084 Вт/м2

 

 

 

 

 

[an_rushin 128]

а вот очень даже с удовольствием лайкнул!

однажды пришлось самому до процедуры додуматься, когда вдруг решил симулировать лапочку накала.

 

гравитацию тоже включали?

 

Изменено 20 января 2021 пользователем an_rushin

[MotorManiac 130]

2 минуты назад, an_rushin сказал:

гравитацию тоже включали?

Да, если интересует конвективная составляющая.

 

Вообще я пробовал в свойствах газа указать плотность = 0, как бы вакуум, но тогда при решении появлялась ошибка floating point exception.

Переопределить плотность на ноль удалось обнулением числителя дроби в модели IG.... что странно :)

Возможно есть и другие варианты симуляции вакуума конечно.