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在汽車外飾件、戶外設(shè)備等產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要考慮太陽(yáng)照射導(dǎo)致產(chǎn)品溫度升高的問題。Simcenter熱仿真，可以根據(jù)緯度、方位和時(shí)刻，定義太陽(yáng)輻射條件。模擬陽(yáng)光照射引起的溫度升高，為產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)提供參考。

太陽(yáng)輻射問題需要考慮的因素

如圖所示的金屬件，暴露在太陽(yáng)下，想要知道它表面的溫度是多少。我們需要考慮以下因素：

1. 環(huán)境溫度是多少？產(chǎn)品周圍的空氣溫度，即氣溫。

2. 太陽(yáng)在什么方位，決定了陽(yáng)光的照射角度。早中晚不同時(shí)刻，照射角度不一樣，需要在仿真條件中定義。

3. 不同的材料，對(duì)陽(yáng)光的吸收率不一樣，溫度也會(huì)不一樣。還有反射率、透過率等因素，也需要考慮。

Simcenter模擬太陽(yáng)輻射

前面提到的這些影響因素，在Simcenter軟件的Space Systems Thermal（空間系統(tǒng)熱分析）模塊中，都可以進(jìn)行設(shè)置。

在材料屬性中設(shè)置吸收率、反射率和透過率，三者加起來等于1。本例中，吸收率和反射率都是0.5，透過率是0，表示太陽(yáng)光照有一半被物體接受，另一半反射出去。

設(shè)置產(chǎn)品表面與周圍環(huán)境空氣的對(duì)流換熱系數(shù)為 7 W/(m2·K)，環(huán)境溫度為30℃。

定義太陽(yáng)輻射條件：緯度30°（武漢/杭州的緯度），北緯是正數(shù)、南緯是負(fù)數(shù)，產(chǎn)品Y方向表示東方，太陽(yáng)在產(chǎn)品+Z方向，地方時(shí)刻為正午12點(diǎn)。

太陽(yáng)輻射熱仿真結(jié)果

環(huán)境溫度30℃，正午12:00陽(yáng)光直射。仿真得到的產(chǎn)品溫度分布如下，最高溫度46℃。相對(duì)于環(huán)境溫度升高了16℃，說明太陽(yáng)輻射條件起作用了。

假設(shè)太陽(yáng)輻射條件改為早上6:00，環(huán)境溫度是20℃，修改對(duì)應(yīng)的仿真參數(shù)，重新進(jìn)行仿真，就可以得到這個(gè)條件的產(chǎn)品溫度。如下圖所示，最高溫度30℃，相對(duì)于環(huán)境溫度升高了10℃。早上陽(yáng)光斜射產(chǎn)生的溫升，比中午陽(yáng)光直射的溫升小一些，符合實(shí)際情況。

如果在產(chǎn)品正上方，增加一塊半透明的塑料板，遮擋一部分陽(yáng)光。產(chǎn)品溫度應(yīng)該會(huì)有所降低，通過仿真來驗(yàn)證一下。還是采用最初的條件“環(huán)境溫度30℃，正午12:00陽(yáng)光直射”，結(jié)果如下圖所示。遮光板最高溫度42℃，產(chǎn)品最高溫度39℃，符合邏輯。