視界因子
在辐射热傳中,視界因子(view factor) 定義為從表面離開的辐射中,碰到表面的比例 。在比較複雜的情境中,離開任一表面的辐射可能到達許多不同的平面,可以分為許多平面或平面區段計算後再相加。有时也称为配置因数(configuration factors),形状因数(form factors),角度因数(angle factors)或形状因数(shape factors)。
物理定義
視界因子的總和
由于離開表面的總辐射是守恆的,因此来自给定表面的所有视图因子之和, 總合為1:
- (1)
例如,考虑一种情况,其中兩個表面A和B漂浮在空腔C之中。离开A的所有辐射都必須撞擊B或C ,或者如果A是凹面的,則可能会撞击A自己本身。离开A的辐射的100%可被分為到達A , B和C三部分。
当考虑到達目标表面的辐射时,經常會出令人感到困惑。在這种情况下,将視界因子相加通常是没有意義的,因为来自A的視界因子和来自B的視界因子分母都是不同的。 C可能会看到A的10%辐射, B的50%的辐射以及C的20%的辐射,但是在不知道每个辐射有多少辐射的情况下,说C接收到80%的總辐射並没有太大的物理意義。
疊加法則
當某些複雜的幾何圖形使得既有的計算公式不可用時,疊加法則很有用[1]。疊加法則使我们能够使用已知幾何形狀的相加或相減来找出要複雜幾何形狀的視界因子。這個過程現在多由電腦進行[2][3][4]。
- (2) [5]
交互性
視界因子的交互性定理表示,在已知可以利用两个表面的面积和 來計算
- (3)
不同表面的視界因子
两个微小面積的視界因子和距離s可由下式計算:
(4)
和是表面法線與兩個兩者之間的光線之間的角度。積分式(4)可得從表面到另一个表面的視界因子:
- (5)
應用
参考資料
- . abaqus-docs.mit.edu. [2020-12-24]. (原始内容存档于2022-01-02) (英语).
- . thermal.mayahtt.com. [2020-12-24].
- . www.mathworks.com. [2020-12-24]. (原始内容存档于2021-06-22) (英语).
- . www.thermalradiation.net. [2020-12-24]. (原始内容存档于2021-05-07).
- Heat and Mass Transfer, Yunus A. Cengel and Afshin J. Ghajar, 4th Edition
- Watson, I. D; G. T. Johnson. . Journal of Climatology. March–April 1987, 7 (2): 193–197. Bibcode:1987IJCli...7..193W. doi:10.1002/joc.3370070210.
- Nunez, M; T. R. Oke. . Journal of Applied Meteorology. 1977, 16 (1): 11–19. Bibcode:1977JApMe..16...11N. doi:10.1175/1520-0450(1977)016<0011:teboau>2.0.co;2. hdl:2429/35946.
外部連結
- . fchart.com. [2020-12-24]. (原始内容存档于2020-01-28).
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