如何在烟气流动模拟中表面上的辐射和对流

如何在烟气流动模拟中表面上的辐射和对流

关键词：结构安全计算分析软件、烟气流动模拟分析软件（CFD）、PyroSim烟气流动模拟分析软件 、消防安全评估软件

一、简介：

FDS 模型中的每个固体表面都定义了对流和辐射热通量边界条件。可能不是很明显的是，每个术语总是在计算，有时使用用户可能没有明确指定的默认参数。

对流传热通量由下式给出：

对流传热通量

其中默认的对流传热系数h基于自然和强制对流相关性的组合， T_g是气体温度，并且T_w是壁温。通常用户不会修改对流传热模型h，但用户负责如何Tw将被计算为固定温度或作为热传导到固体的一部分。消防评估软件

热辐射通量在概念上更为复杂。如果假设来自周围气体的热辐射被固体障碍物表面的无限薄层吸收，则净辐射热通量是传入和传出分量的总和：

净辐射热通量

入射辐射是辐射强度和几何形状的函数，而出射辐射由下式给出：

传出辐射热通量

其中是发射率，是 Stefan-Boltzmann 常数，壁温升至四次方。 用户通常只会指定发射率，并再次负责计算壁温的方式。

FDS提供了一些默认表面（惰性，绝热，和OPEN）和PyroSim试图帮助通过进一步归类表面类型（用户燃烧器，加热器/冷却器，供应，排气，并分层）。下面的图 1总结了每个表面如何处理对流和辐射传热。http://pg.xfjcyq.com/

图 1. 表面类型汇总

二、例子

下面是一个示例，可以练习上述大部分选项。右侧有一个供气口，温度为50.0 C。在底部，加热器500 C通过对流和辐射提供热量。在左侧，部分空气被排出，表面温度值为20 C。顶部是OPEN，正面和背面是INERT。 速度矢量如图 3所示。

图 2. 表面测试

图 3. 速度向量

计算出的热通量与上述讨论一致，全部表面上都有对流和辐射分量。 图 4显示了加热器的辐射通量（辐射到外壳中），图 5显示了排气的辐射通量（辐射从外壳中带走了热量）。

图 4. 加热器辐射通量

图 5. 排气辐射通量

在顶部OPEN表面，我们看到左侧（流动离开模型的地方）对流热通量为零，如图 6所示，而在右侧（流动大部分与表面相切）对流热通量显着，如图 7所示。

图 6. 左上角对流热通量

图 7. 右上对流热通量