如何准确模拟辐射传热

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参与介质

参与材料通过(部分)吸收和散射与辐射相互作用。当存在粒子或气泡时，参与介质通常也会发射辐射。对于给定波长，介质的发射与吸收相似。颗粒或气泡的存在增强了这种相互作用 ，从而增强了介质中的发射。在介质温度下，吸收的强度与辐射强度成正比，发射的强度与黑体强度成正比。辐射中的散射仅改变辐射的方向，不会将能量转化为热量。

用于描述参与介质特性的参数有吸收率 ，散射系数 和折射率 。如果辐射可以穿透介质(即仅被部分吸收)，则被称为半透明。COMSOL Multiphysics 可以将薄半透明介质模拟为半透明表面边界条件。相较于不透明表面，半透明表面用另一个参数透射率 来描述。

所有这些特性都与波长有关，例如玻璃对可见光透明而对红外辐射不透明。这些特性是导致温室效应的原因。此外，材料在辐射方向上的 光学厚度 也 起着重要作用。无论是透明的、部分透明的还是不透明介质，其定义都可以用通过光 路 的吸 收系数的积分来表示：

我们可以在大气中观察到这一点。在早晨和晚上，当太阳较低的时候，穿过大气层通向地球的太阳辐射光的路径更长。太阳光谱的蓝色部分大多被散射了，所以我们主要看到的是红色部分。

辐射接口及其在 COMSOL 软件中的位置

要描述模型中的热辐射，我们需要对条件和物质非常了解。在这篇文章中，当我们提到辐射时，指的是可见光和红外区域的大尺度效应(几何长度远大于波长时)。

现在，让我们看看 COMSOL 中的哪些接口可用，以及每个接口在什么时候适合特定的建模任务。

COMSOL 中可用于模拟辐射传热的接口。

在上图显示的传热 > 辐射分支下，可以看到固体传热接口和用于模拟辐射传热的接口之间有一个预定义的耦合，以及不考虑温度变化，仅用于模拟辐射传热的接口。在这种情况下，温度不是计算出来的，而是用户指定的。

在光学 > 射线光学分支下，可以看到将固体传热接口与几何光学接口耦合的射线加热接口，它通过射线追踪模拟光束路径。请注意，模拟温度分布的接口始终相同，只是计算辐射传热的方法和接口不同。

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