如何在煙氣流動模擬中表面上的輻射和對流

關鍵詞：結構安全計算分析軟件、煙氣流動模擬分析軟件（CFD）、PyroSim煙氣流動模擬分析軟件 、消防安全評估軟件

 

一、簡介：

FDS 模型中的每個固體表面都定義了對流和輻射熱通量邊界條件。可能不是很明顯的是，每個術語總是在計算，有時使用用戶可能沒有明確指定的默認參數。

對流傳熱通量由下式給出：

對流傳熱通量

 

其中默認的對流傳熱系數h基于自然和強制對流相關性的組合， T_g是氣體溫度，并且T_w是壁溫。通常用戶不會修改對流傳熱模型h，但用戶負責如何Tw將被計算為固定溫度或作為熱傳導到固體的一部分。消防評估軟件

熱輻射通量在概念上更為復雜。如果假設來自周圍氣體的熱輻射被固體障礙物表面的無限薄層吸收，則凈輻射熱通量是傳入和傳出分量的總和：

凈輻射熱通量

 

入射輻射是輻射強度和幾何形狀的函數，而出射輻射由下式給出：

傳出輻射熱通量

 

其中是發射率，是 Stefan-Boltzmann 常數，壁溫升至四次方。 用戶通常只會指定發射率，并再次負責計算壁溫的方式。

FDS提供了一些默認表面（惰性，絕熱，和OPEN）和PyroSim試圖幫助通過進一步歸類表面類型（用戶燃燒器，加熱器/冷卻器，供應，排氣，并分層）。下面的圖 1總結了每個表面如何處理對流和輻射傳熱。http://www.otbwm.cn/

 

圖 1. 表面類型匯總

 

二、例子

下面是一個示例，可以練習上述大部分選項。右側有一個供氣口，溫度為50.0 C。在底部，加熱器500 C通過對流和輻射提供熱量。在左側，部分空氣被排出，表面溫度值為20 C。頂部是OPEN，正面和背面是INERT。 速度矢量如圖 3所示。

 

圖 2. 表面測試

 

圖 3. 速度向量

 

計算出的熱通量與上述討論一致，全部表面上都有對流和輻射分量。 圖 4顯示了加熱器的輻射通量（輻射到外殼中），圖 5顯示了排氣的輻射通量（輻射從外殼中帶走了熱量）。

 

圖 4. 加熱器輻射通量

 

圖 5. 排氣輻射通量

 

在頂部OPEN表面，我們看到左側（流動離開模型的地方）對流熱通量為零，如圖 6所示，而在右側（流動大部分與表面相切）對流熱通量顯著，如圖 7所示。

圖 6. 左上角對流熱通量

 

圖 7. 右上對流熱通量

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