I-DEAS TMG热辐射分析教程
TMG热分析
I-deas NX 系列
先进的轨道可视化系统能帮助你快速验证轨道定义的正确性，可以用动画把航天器 模型沿轨道轨迹运动显示出来，装配体如太阳能阵列或机器人系统的铰接可以方便、 有效地模拟，并提供了一套图形工具来表征子装配的转动和平移，以及在变形体上 显示温度结果。 日照热(Diurnal heating) 如果给定了一个特定的纬度和方位，就可以计算太阳日照热，有各种选项可以用来 建立大气和地面效应。 管道流 TMG管道流提供了一种一维的流体流动和对流热交换模拟手段，它是基于控制体积 方法来对流动系统中的管路系统分别建立压力和水平对流计算模型，流动模型通过 对流传导系数耦合到热模型中，并进行并行求解，管道流模型通过一维流体单元装 配而成。 TMG热分析能根据管道几何形状自动计算流动阻力并在求解收敛后自动更新，管流 中的层流和湍流过渡区能自动识别并建立相应模型，变量化的风扇曲线和泵特性可 以指定为边界条件、恒定压力或流动条件，障碍物可以指定管壁粗糙度或用户指定 流动阻力，也可以考虑流动网状物的浮力效应。作为高级应用，如涡轮叶片冷却，TMG 可以模拟它的可压缩性和转动特性。 强迫和自然对流可以用流动模型来精确和有效的模拟，热模型中的对流单元自动与 相应的流体单元耦合，即使网格是不一致的，TMG 根据Nusselt 数值方法计算对流换 热系数，在流动和热求解过程中更新这些值，并区分层流和湍流区域，可以定义常 值的或可变的对流换热系数，或提供一个放大系数。 最先进的求解器技术 TMG提供了先进的求解器技术用于处理大规模、复杂问题，求解算法的核心是最先 进的双共轭梯度求解器，提供无以能比的求解速度和高度可靠性，稳态求解采用 Newton-Raphson迭代算法处理非线性问题，瞬态算法包括显式、隐式和指数推进方 法，由用户控制时间步和隐式参数。 为了加快收敛速度，求解算法根据温度变化尽可能减少辐射传导的更新，TMG自动 判断收敛性，如果收敛发生困难则动态调整求解器参数，求解控制范围很广，包括： 松弛因子、迭代限制、基于温度或能量残差的收敛准则、恒定的或可变的积分时间 步和结果输出间隔，还提供求解跟踪和其它诊断。
11 热辐射
G
aG
用符号G表示。 有效辐射：单位面积上本身的辐射 和反射的辐射能之和。用符号J表示。
图 11—11 物体表面辐 射能收支
J Eb rG Eb 1 G
(a)
物体表面净辐射换热量
Q ( J G) A
(b)
由（a）、（b）两式中消去G得到换热量
Eb J Q 1 A
讨
论
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传 递基本方式往往不是单独出现的；
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有那 些传热方式在起作用，然后再按照每一种传 热方式的规律进行计算。
A( Eb1 Eb 2 ) Q12 1 1 1 1 2
11.4.3.1 组成封闭空间的两物体之间的辐射换 热
A2 A1
1
2
2
A2
1
A2
A1
1
2
2
A2
1
A1
A1
( a)
(b)
(c)
(d )
对于（a）、（b）、（c）三种情形，A1面为非凹面，发 出的辐射能不存在自我吸收的情况，则有φ1-2=1。则式 （11-36c）被简化为
dQ 12 I d w1 dA1 cos q
（11-6）
辐射强度的定义
辐射波长为λ,在波长间隔dλ范围内所发射的能量,定 义为单色辐射强度Iλ:
dI Iλ dλ
Iλ的单位是W／(m2· μm· sr),因此
（11－7）
I
∫
∞
0
Iλ dλ
（11－8）
1上发射出去 的全波长范围的总能量称为辐射力,用符号E表示,
11 辐射换热
11.1
热辐射的基本概念
IDEAS-航天器热分析设计
3.4 Create a thermal coupling for the solar panels
Name: Solar Array Primary Elements: Group Primary Elements: SUN SIDE PANEL Secondary Elements: Group Secondary Elements: DARK SIDE PANEL Type: Conductive Thermal Conductivity：2
说明： 说明：建立电池阵边缘与主体的耦合传热 TMG will determine which elements of the main unit are the closest to the edge elements of the panels.
3.6 Create a non-geometric element at 17°C Name: Contents Fix temperature at: 17°C 说明：建立一个non-geometric element 代表主体内部的热传导 This element is coupled to the main unit in the next step. 3.7 Couple the spacecraft contents to the main unit
0.25 0.2 0.25
Shell0.5 Shell20
antenna beam
Mapped
说明： 说明：Define a beam mesh on the four edgesof the solar array
closest to the main unit
在电池阵靠近航天器主体处的四个边界进行网格划分 目的： 目的：建立电池阵与主体的耦合传热
《热辐射》(教案)青岛版(五四制)小学科学四年级下册
《热辐射》教学设计【教学目标】科学概念目标：来。
2.知道热辐射是一种热传递的方式。
3.认识不同颜色的物体吸收太阳光的能力不同。
科学探究目标：能基于所学知识，制定较完整的探究计划，初步具备控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
科学态度目标：1.能从不同视角提出研究思路，采用新的方法完成探究.2在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，科学技术的发展和应用影响着社会发展。
【教学重点】认识不同颜色的物体吸收太阳光的能力不同。
【教学难点】根据假设做简单的验证性实验。
【器材准备】教师准备：教学课件、真空罩、真空泵、抽气管、温度传感器、“小太阳”、黑白颜色手套、铁架台、热辐射吸收实验器支架、带探针的温度传感器、黑白金属套筒、数字实验软件、白炽灯、深浅色灯罩、计时器等。
学生准备：中性笔。
【教学过程】一、谈话导入新课谈话：师：夏天到了，站在烈日下，你有什么感觉?预设生：很热。
师：那太阳的热是如何传递到地球上的?前面我们已经学习了热的两种传递方式，热传导和热对流。
那太阳的热向地球传递时，是通过什么方式呢?是通过热传导吗?太阳和地球有没有接触?预设生：没有师：太阳和地球并没有接触，不可能是热传导。
是通过热对流吗?太空中有没有空气和水?预设生：没有。
师：太空中没有空气和水，肯定不能是热对流。
是否存在另一种传递热的方式呢?今天就让我们一起来探究第三种热的传递方式：热辐射。
板书：热辐射师：热辐射的传递有什么特点呢?师：我们在地球的各个地方都能感受到太阳的热。
请同学们大胆的推测一下，热辐射的传递方向是怎样的?预设生：向四面八方传递。
(真是一个敢想敢说的孩子，请坐)师：太阳的热可以向周围发射。
板书：向周围发射师：太阳与地球之间有很大一段距离是没有任何物质的，是真空的状态。
热可以在真空中传递仅是我们的猜测，如何通过实验来证明呢?今天老师要创设一个真空的环境，来模拟热是否可以在真空中传递。
I-DEAS热分析实用教程
第一章I-DEAS Master Series（主模块系列）介绍1-1 概述在这一章中，你将进入I-DEAS Master Series实体建模世界。
在这里你将学习：（1）I-DEAS TMG热分析模块及其功能；（2）联接主机、进入I-DEAS TM和创建“Project”（项目）及“Model file”（模型文件）；（3）使用鼠标和键盘与软件交流；（4）创建和处理几何图形，在不同的视角和方向上显示你的零件；（5）保存模型文件，退出I-DEAS。
1-2 I-DEAS Master Series能干什么？I-DEAS是Integrated Design, Engineering and Analysis Software的缩写，即集成的设计、工3程及分析软件。
I-DEAS是共享同一主模型（Master Model）的一组应用模块的集合。
主模型是与各应用模块密切相关的三维实体模型。
主模型（Master Model）：❑在“Design”（设计）模块中被创建。
❑在“Drafting”（绘图）模块中被标注。
❑在“Simulation”（仿真）模块中被分析。
❑在“Manufacturing”（制造）模块中被加工。
每一个“application”（应用）都与主模型（Master Model）有一致的接口。
1-3 I-DEAS TMG模块简介I-DEAS TMG是一个全面的传热仿真程序，它能提供快速精确的方法求解复杂的传热问题。
❑ TMG与I-DEAS Master Series融为一体。
❑模型建立在设计的几何图形上，因而处于底层的零件的变化将在热模型中得到反映。
❑有大量的工具用于创建、检查和求解热模型。
1-4 什么是I-DEAS TMG？I-DEAS TMG使用先进的有限差分技术对热模型进行高效的数值求解。
TMG可以模拟：❑非线性和瞬态问题。
❑辐射和传导。
❑流体流动、相变和自由、受迫对流。
❑卫星轨道和太阳加热。
热辐射及辐射传热PPT学习教案
波段辐射力:
在λ1~λ2的波长范围黑体的波段 辐射函数为：
F b(12 )
E d 2
1 b
0 Eb d
1 T 4
E d 2
1 b
1
T4
2 0
Eb d
1 0
Eb
d
F F b(02 )
b(01 )
f (2T ) f (1T )
黑体辐射函数
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四、 Lambert 定律
❖ 漫射表面：若表面即是漫 发射表面，又是漫反射表 面，则该表面称漫射表面
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§6-2 黑体辐射的基本定律
一、黑体和黑体模型
黑体：是指能吸收投入到其面 上的所有热辐射能的物体。是 一种科学假想的物体，现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。
图7-5 黑体模型
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热射线：
紫外线0.1~0.38μm 工业上一般物体(T<2000K)
可见光
热辐射的大部分能量的波
0.38~0.76μm
长位于0.76~20μm。
红外线 0.76~1000μm
太阳辐射：0.1~3μm 约定：除特殊说明，以后
❖ 近红外线
论及的热射线都指红外线
0.76~1.4μm
。
波普上热❖射线中红中外红线外线占优，某一具体物体的热辐射中，
思考 1、一铁块放入高温炉中加热，从辐射的角度分析铁块的颜色变化过程
暗红、鲜红、桔黄、白炽（超过1300度）
2、黑体一定是黑色的吗？ 3、节能灯原理？
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三、Stefan-Boltzmann定律
Eb
0
Eb d
2021苏教版小学科学五年级上册《热辐射》说课课件(含反思)
大家好，今天我说课的内容是苏教版五年级上册第 二单元《热传递》的《热辐射》。下面我将从教材、学 情、教学目标、教学重难点、教学法、教学过程、板书 设计、教学反思这八个方面展开说课。恳请大家批评指 正。
目录
一、说教材 二、说学情 三、说教学目标 四、说教学重难点 五、说教法 六、说教学过程 七、说板书设计
二、说学情
五年级学生对于热的传递不仅有生活经验，还有一定的认知基础，在四年级学习了《冷和热》知识，强调运用 实验观察的方法，掌握温度的概念，知道温度变化可以使物体产生体积和形态的变化。因此对于热学知识，在小学 阶段学生经历了"进阶"的学习过程。此外，通过本单元的学习能强化学生对"物质是运的"这一核心观点的理解，在 前期从宏观层面学习机械运动的基础上，本单元学生借助一些表象来了解微观运动，为初中学习分子热运动提供了 丰富的认知基础。
电冰箱中的对流现象。烧开水就是利用了水的对流。 自然界中的风是依靠冷热空气的对流形成的。 冬天暖气片表面附近受热空气会向上流动。 空调也是利用热辐射的原理。 2.教师分别出示粮食仓库、空调、自然界中的风、电冰箱等的图片，引导学生看一看，进一步了解热辐射在生活中的广泛应用。 环节三、课堂总结 这一节课，我们初步认识了热辐射现象，知道了热辐射就是液体或气体受热上升，遇冷下降，循环流动，使冷热液体或气体相互混合的传热方式，热辐 射时，热总是由温度较高处传到温度较低处，热辐射现象在日常生活中有着广泛的运用。课后，有兴趣的同学可以查阅资料，炉”、“模拟真空环境”的热的传递实验，知道热辐射是热传递的一 种方式。 2.通过分析、比较传导、对流、辐射，知道热传递特点是热从高温传向低温。 3.通过分析生活中具体事例，认识到日常工作生活中，传导、对流、辐射一般是两 种或三种同时存在，对我们影响很大。 4.通过学习热辐射特点，愿意利用课后时间，尝试设计制作简易太阳灶。
研究热辐射的热辐射系数测量实验
研究热辐射的热辐射系数测量实验引言：热辐射是一种重要的能量传递形式，它是物体由于温度差异而发出的电磁辐射。
了解热辐射的性质和行为对于各个领域的应用具有重要意义，如工业生产中的热能利用，能源的开发利用以及环境保护等。
本文将详细介绍研究热辐射的热辐射系数测量实验的定律、实验准备和过程，以及该实验的应用和其他专业性角度的讨论。
一、定律：在进行热辐射系数测量实验之前，我们首先需要了解一些相关的物理定律。
其中主要包括斯特藩-玻尔兹曼定律、普朗克定律和维恩位移定律。
1. 斯特藩-玻尔兹曼定律：斯特藩-玻尔兹曼定律描述了黑体辐射功率密度与其绝对温度之间的关系。
它可以用公式P = εσAT^4来表示，其中P是黑体的辐射功率密度，ε是黑体的发射率，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，A是黑体的表面积，T是黑体的绝对温度。
2. 普朗克定律：普朗克定律描述了黑体辐射的光谱能量密度分布与其频率之间的关系。
它可以用公式B(v,T) = (12πhv^3)/(c^2 (exp(hv/kT) - 1))来表示，其中B(v,T)是黑体的辐射能量密度，h是普朗克常数，v是辐射的频率，c是光速，k是玻尔兹曼常数，T是黑体的绝对温度。
3. 维恩位移定律：维恩位移定律描述了黑体辐射峰值波长与其绝对温度之间的关系。
它可以用公式λ_max = b/T来表示，其中λ_max是黑体辐射的峰值波长，b是维恩位移常数，T是黑体的绝对温度。
二、实验准备：在进行热辐射系数测量实验之前，我们需要准备一些实验设备和材料，如黑体辐射源、辐射计、温度计、光谱仪等。
具体的实验步骤如下：1. 准备黑体辐射源：选择一个具有较高辐射能力和辐射稳定性的黑体辐射源，如石英灯丝或红外辐射灯。
2. 准备辐射计：选择一个高灵敏度的辐射计，如热电堆或辐射导率计，以测量黑体辐射的功率密度。
3. 准备温度计：选择一个精确测量温度的温度计，如热电阻或热电偶，在实验过程中用于测量黑体的温度。
4. 准备光谱仪：选择一个高分辨率的光谱仪，如分光光度计或光电倍增管，用于测量黑体辐射的光谱能量密度分布。
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TMG 热辐射分析教程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
内容
确定单元方向； 控制遮蔽检查； 使用反面 创建封闭腔 使用 SPACE 腔
TMG 热分析--辐射
目 录
TMG 热辐射教程................................................................................................................................................... 1 1、建模方法说明........................................................................................................................................... 4 2、建立模型...................................................................................................................................................4 创建并分割内部块体............................................................................................................................. 4 在正面绘制分割块体的草图................................................................................................................. 4 使用草图完全分割块体......................................................................................................................... 4 创建外部壳体......................................................................................................................................... 4 用内部块体分割外部块体..................................................................................................................... 5 创建、定位 12x12x12mm 小六面体..................................................................................................... 5 将小块体包括在零件中......................................................................................................................... 6 几何创建完成，命名零件..................................................................................................................... 6 创建热导率为 10W/(M-C)的材料......................................................................................................... 7 创建厚度为 3mm 的薄壳单元属性....................................................................................................... 7 创建有限元模型..................................................................................................................................... 7 创建组.....................................................................................................................................................7 3、全辐射.......................................................................................................................................................8 在 INNER SHELL 上创建网格............................................................................................................. 8 检查单元方向，校验单元的正、反面方向......................................................................................... 9 通过菜单改变单元的方向..................................................................................................................... 9 在底面创建热载荷............................................................................................................................... 10 在顶面定义常温................................................................................................................................... 10 确定辐射单元....................................................................................................................................... 11 设置计算运行目录............................................................................................................................... 11 4、全辐射求解、检查、后处理................................................................................................................. 11 求解模型...............................................................................................................................................12 通过查找辐射、温度和热评很消息检查分析解............................................................................... 12 后处理费平均的单元温度................................................................................................................... 12 5、遮蔽检查.................................................................................................................................................14 对几何内部小块体划分网格............................................................................................................... 14 检查小块体单元方向........................................................................................................................... 15 再次关闭单元法向显示....................................................................................................................... 15 开启计算的遮蔽检查功能................................................................................................................... 15