Fluent模擬太陽輻射的問題

我想做一個模型來模擬地物在自然條件下的溫度分布，需要考慮太陽輻射、大氣對流傳導(dǎo)和地面輻射等因素，用Do模型能計算嗎？我自己試了一下，有幾個問題沒有搞明白，望高手指點：1、如果用穩(wěn)態(tài)計算出來的結(jié)果是在初始狀態(tài)下太陽輻射條件（方向矢量、熱流通量等）下達到的平衡狀態(tài)嗎？如果需要知道不同時刻的溫度場，是不是應(yīng)該用瞬態(tài)模型計算呢，但是用瞬態(tài)模型計算總是不收斂，這樣的結(jié)果可信嗎？2、取一個比目標大幾倍的空間作為計算域，空間的邊界條件怎么設(shè)置，除了入口與出口，其他的邊不能設(shè)置成壁面吧，設(shè)置成對稱的邊界行嗎？3、地面作為大空間的地面，設(shè)置成對流傳熱的壁面，為什么溫度總是過高呢（390K）？應(yīng)該怎么設(shè)置壁面的邊界條件呢？1是平衡狀態(tài)的。是應(yīng)該用瞬態(tài)模型，不收斂，如果發(fā)散，當然不行。但是如果你是指未能殘差降低一定的幅度，那么應(yīng)該了解這種判據(jù)未必合理，應(yīng)該用溫度、速度或通量等更直接的判據(jù)。2流動是自然對流吧？是壁面可以設(shè)置成壁面，不是當然不能。你提到“邊”，難道是二維模型？那么怎么模擬太陽輻射呢？3你提到“地面設(shè)置成對流傳熱的壁面”，就是說你認為地面的傳熱邊界條件是預(yù)設(shè)的，那么有什么必要用CFD呢？你把問題說得再明白一些。目的是計算在太陽輻射條件下物體與地面的溫度分布，最好能將地面對物體的輻射也考慮進去。模型介紹：地面取7*7平方米，深1米，物體為一個邊長為1米的立方體，放在地面中心，空間高度取4米，大小與地面相同?？諝獠捎貌牧蠋熘械腶ir材料，地面采用材料庫中的Caco3（碳酸鈣）材料，物體為自定義的cube材料。邊界條件設(shè)置：設(shè)置地面以下1米處為恒溫壁面，溫度為288K，四個側(cè)面為絕熱壁面?？諝馀c地面的接觸面為耦合壁面，物體與地面接觸面conduct-face為導(dǎo)熱壁面（假設(shè)傳熱系數(shù)為20），物體其余5個與空氣接觸的面設(shè)置成輻射傳熱?？諝庠O(shè)置速度入口與outflow出口，其余三個面設(shè)置為symmetry。用Do模型自帶的SolarCalculator計算陽光輻射。以上的模型建立以及設(shè)置是否合理，望不吝賜教，謝謝！我用這個模型計算，在穩(wěn)態(tài)條件下，迭代了140次收斂（亞松弛因子等都是用的默認設(shè)置）。為什么物體的溫度始終都和空氣溫度一樣呢，而且地面溫度也太高了，什么地方出了問題呢？是漏掉了與空氣的對流換熱吧，我把地面、物體與空氣接觸的面設(shè)置成混合的邊界條件，計算結(jié)果還是不理想啊，而且對流換熱系數(shù)不知道，只能假設(shè)，這樣也會影響計算結(jié)果??！另外怎么考慮地面對物體的輻射傳熱呢？而且我把太陽輻射的方向角調(diào)得比較大（如下午5點）時，按理說物體各個表面的溫度應(yīng)該不同，但是為什么出不來這樣的模擬結(jié)果呢？分析一下傳熱過程和求解模型：空氣：熱對流，求解N-S方程和能量方程地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型地面或物體與空氣之間：對流換熱，Coupled傳熱邊界條件太陽對地面或物體表面的輻射：投射輻射熱流，太陽輻射模型地面或物體與周遭物體之間：輻射換熱，由于處于計算域內(nèi)部，必須用輻射模型。這部分傳熱過程是最容易被忽視的，但很多時候是不可忽略的。一般情況比較復(fù)雜。在室外，周遭物體包括地面上的物體和天空，它們的輻射性質(zhì)和溫度又不一樣，需要適當簡化與近似。有輻射換熱時，流體區(qū)邊界條件不能隨便用symmetry邊界條件。不好意思，前兩天有點忙，沒時間上網(wǎng)，讓帖子沉下去了，呵呵由于是新手，關(guān)于版主的解答，我還是有些地方不太明白，希望能說得更詳細些。1、建模時空氣區(qū)域是否應(yīng)該為一個六面體摳去一個小立方體？2、空氣區(qū)域除了入口、出口以及與地面、物體耦合的面，其余三個面如果不能設(shè)置成Symmtry，應(yīng)該如何設(shè)置邊界條件？3、耦合的邊界條件是這樣設(shè)置嗎：我發(fā)現(xiàn)在Gambit中將兩個體共有的面合并之后，生成的網(wǎng)格導(dǎo)入到Fluent中才會有耦合選項（即自動生成一個shadow面），但是如果空氣區(qū)域減去物體（立方體）后，地面就不再是正方形（中間摳去了一個小正方形），這樣怎么與仍是正方形的地表耦合呢？用splitface命令將地表面用立方體的地面分割成兩個面，可以嗎？4、薄壁熱阻模型具體在Fluent軟件中怎么設(shè)置邊界條件呢？本例中物體立方體的底面與地面是大小不同的面，兩個面應(yīng)如何設(shè)置邊界條件呢？5、版主列出了各個接觸面之間的方程，分析得很全面，但是這些控制方程在Fluent軟件中怎么計算呢，如“空氣：熱對流，求解N-S方程和能量方程；

地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程；

地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型”，這些方程是分別計算還是通過Fluent軟件的設(shè)置，一次就計算完成了呢？6、投射輻射熱流怎么計算啊，這個模型在Fluent中什么地方設(shè)置呢？感謝版主耐心的支持，由于我沒有學(xué)過流體力學(xué)，只是需要用Fluent計算才開始接觸的這個軟件，所以有許多問題比較低級，還請版主不吝賜教，感激不盡！1、建模時空氣區(qū)域是否應(yīng)該為一個六面體摳去一個小立方體？最好不是摳去，而是割（split）出一個小立方體，代表物體，并保持分割面處connected。如果摳去，那么要保留小立方體，并將其與空氣區(qū)域的對應(yīng)面聯(lián)結(jié)（connect）起來，然后再劃分網(wǎng)格。否則網(wǎng)格就是non-conformal的，要將兩區(qū)域的對應(yīng)面設(shè)成interface類型的邊界。土壤與空氣區(qū)域也最好用分割的方法。2、空氣區(qū)域除了入口、出口以及與地面、物體耦合的面，其余三個面如果不能設(shè)置成Symmtry，應(yīng)該如何設(shè)置邊界條件？四周面不妨都設(shè)成流動入口或出口。設(shè)成透明的壁也行，因為你要模擬的是一個大空間，只要空間足夠大。但不能設(shè)成對稱，如果設(shè)成對稱面，就是一面鏡子，你是學(xué)光學(xué)的，對吧？3、耦合的邊界條件是這樣設(shè)置嗎：我發(fā)現(xiàn)在Gambit中將兩個體共有的面合并之后，生成的網(wǎng)格導(dǎo)入到Fluent中才會有耦合選項（即自動生成一個shadow面），但是如果空氣區(qū)域減去物體（立方體）后，地面就不再是正方形（中間摳去了一個小正方形），這樣怎么與仍是正方形的地表耦合呢？用splitface命令將地表面用立方體的地面分割成兩個面，可以嗎？參見1。地面與物體，以及地面與空氣區(qū)域之間的面均設(shè)為wall邊界，這應(yīng)該是兩個面。4、薄壁熱阻模型具體在Fluent軟件中怎么設(shè)置邊界條件呢？本例中物體立方體的底面與地面是大小不同的面，兩個面應(yīng)如何設(shè)置邊界條件呢？將對應(yīng)wall邊界的thickness設(shè)定為非零值，并選擇相應(yīng)的material，以模擬熱阻。5、版主列出了各個接觸面之間的方程，分析得很全面，但是這些控制方程在Fluent軟件中怎么計算呢，如“空氣：熱對流，求解N-S方程和能量方程；

地面土壤、物體：導(dǎo)熱，求解能量方程；

地面與物體之間：接觸傳熱，用薄壁熱阻模型”，這些方程是分別計算還是通過Fluent軟件的設(shè)置，一次就計算完成了呢？我列出的是你的問題中涉及的主要物理過程和相應(yīng)的物理模型。對于傳熱問題，fluent求解的基本控制方程是N-S方程和能量方程，這也就是最基本的物理模型，其它物理模型根據(jù)問題的具體情況是可選的。一旦在fluent中選擇或啟用了某些物理模型，也就定義了計算模型，就意味著讓fluent求解相應(yīng)的控制方程。6、投射輻射熱流怎么計算啊，這個模型在Fluent中什么地方設(shè)置呢？太陽輻射可以用fluent的太陽輻射模型。如果還需要考慮其它物體之間的輻射則需要選擇一種輻射模型。如果僅需考慮計算域外邊界壁面與計算域外部具有均一溫度且壁面對其輻射角系數(shù)為1的黑體之間的熱輻射傳熱，且假定壁面面向外部的面為漫灰表面，只需要定義壁面輻射邊界條件。謝謝版主的解答！對于第二個問題，如果四周面都設(shè)成流動入口或出口，計算時會出現(xiàn)reversedflow，這樣很難收斂，對計算結(jié)果應(yīng)該也有影響吧對于第六個問題，“還需要考慮其它物體之間的輻射則需要選擇一種輻射模型”，此處說的輻射模型是指Fluent里自帶的P1、Do等模型嗎，我用的就是Do模型，是不是這樣就默認為考慮了地面與物體之間的輻射呢？前幾天怎么論壇打不開啊，終于能進來了，呵呵這兩天計算了一下，空氣設(shè)置為透明壁面挺好的。但是出現(xiàn)另外一個問題，最高溫度總是出現(xiàn)在地面以下約10厘米處，我分析了一下，主要原因一方面是地面受到太陽輻射后熱量向地下傳導(dǎo)，另一方面是空氣對流對地面有冷卻作用。向下傳導(dǎo)是正常的，但是實際情況下，空氣對地面的冷卻作用不應(yīng)該有這么明顯，而且地面附近的空氣溫度應(yīng)該很高才對。而我在速度入口的邊界條件處設(shè)置的溫度是常數(shù)，這個問題應(yīng)該怎么解決呢？是不是要通過udf文件來定義入口處空氣溫度隨高度變化呢？Fluent模擬太陽輻射的問題最近想用Fluent做一個模擬太陽輻射的模型，但自己對Fluent所知甚少，在版主xrs333不厭其煩的指導(dǎo)下，終于建立起了模型，在此向xrs333致敬！這是我自己建立模型后的計算結(jié)果：參數(shù)設(shè)置：Do模型，solarcaculator地點設(shè)置為北京的經(jīng)緯度，Gmt=+8，時間為6月21日上午10點；入口風(fēng)速1m/s，溫度288K，RNG湍流模型；物體與地面外表面都為耦合傳熱，空氣外壁設(shè)為透明。材料性質(zhì)：空氣：吸收系數(shù)1，散射系數(shù)0；物體吸收系數(shù)0.1，散射系數(shù)0；地面：吸收系數(shù)0.2，散射系數(shù)0（關(guān)于材料的吸收系數(shù)與散射系數(shù)的設(shè)置有點不明白，我看FluentUser'sGuide中將吸收系數(shù)定義為每單位長度上輻射強度的變化,并給出了朗伯吸收定律I=I0*exp(-ax)，（原文：Theabsorptioncoefficientisrequestedinunitsof1/length.Alongwiththescatteringcoefficient,itdescribesthechangeinradiationintensityperunitlengthalongthepaththroughth