4 環境條件 53
4.1 標準室內環境53
4.1.1 [Model/Global]  53
4.1.2 System->Ambients 53
4.1.3 對稱面和輻射 53
4.2 戶外條件54
4.2.1 太陽輻射 54
4.2.2 對于太陽輻射的材料數據 55
4.2.3 天空溫度 55
4.2.4 寒風 56
4.3 高海拔設置：室內和室外57
4.4 真空狀態下的電子設備57
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4 環境條件
對流動和熱交換方程求解需要初始條件和邊界條件。Flotherm中采用[Model/Global]中的Global temperature或System->Ambients中的temperature來確定。我們通常分別稱為全局溫度（Global temperatures）和環境溫度（Ambient temperature）。

4.1 標準室內環境
在標準電子散熱室內（實驗室等級）環境中具有均勻的環境溫度。[Model/Global]中的外部環境溫度（“ Tglobal”）是理想化的環境溫度特性。因此，如果Tglobal值符合實際情況，那么就不需要創建環境特性（Ambient Attribute）。同樣， 中的外部輻射溫度也是外部環境的理想狀況（也就是空氣溫度）。

4.1.1 [Model/Global]
設置外部流場的參考壓力、空氣溫度、輻射溫度。
全局（Global）溫度用于：
1.默認的迭代計算初始場
2.求解域邊界處的溫度
3.浮升力的計算
其中的壓力設置只用于高緯度時候。
4.1.2 System->Ambients
兩種情況下會采用Ambient中的溫度作為環境溫度。
1. 求解域某個面的Ambient溫度與Global中的溫度不相同。
2. Cuboid直接碰到求解域邊界。
在第二種情況中，所設置的熱交換系數 也會起作用。
注意：在Ambient中Pressure Gauge是相對壓力，所以不要輸入1Atm。
注意：如果Ambient中的溫度值低于Global中的外部環境溫度值，則空氣將進入開放的求解域中，而且很有可能引起收斂的問題。

4.1.3 對稱面和輻射
對于考慮輻射，并在求解域定義了對稱邊界的例子中，軟件對于那些可以直接看到對稱邊界的物體表面輻射將不會考慮。內部輻射換熱不受影響。輻射不會在對稱邊界面上反射。
 

4.2 戶外條件
4.2.1 太陽輻射 
可以在[Model/Modelling]的太陽輻射對話框中激活太陽輻射。這一類輻射不屬于紅外輻射，紅外輻射已經和斯蒂芬－玻爾茲曼定律一起在前面章節中討論過，這類輻射屬于太陽光譜的可見光部分。太陽和物體的相對位置由地理學坐標、當地時間（12h為中午）等給出。如果太陽在地平線以下，則太陽輻射為0。大氣消光的影響也可以進行考慮。計算得到的最大的太陽輻射熱流會隨著云層削弱，這個云層所產生的削弱因子與當地的氣象信息有關。當進行求解時，前處理器會從太陽的位置發射一些射線，從而判斷光線能照射到的區域和陰影區域，之后會在被照射到的塊（Cuboid）上施加熱源影響。之后熱功耗會由對流和紅外輻射等方式散去。在后處理中可以通過變量SolarViz觀察光線。這個值可能會小于1，這主要是因為太陽光由于穿過玻璃而被削弱。反射之后的太陽輻射熱量會失去。由大氣和地面的散熱輻射不能考慮。
仿真整個一天中瞬態的太陽輻射可以采用Command Centre。設置總的瞬態時間，然后在原始方案中設置為 ，之后每個方案的太陽輻射時間增加一個步長（也就是 ）。也可以在不同的方案中設置不同的全局溫度。
注意：太陽輻射的計算會消耗很多的內存。
太陽輻射計算的完整數據存儲在日志文件中：Project-dirDatasetsBaseSolutionPDTempLogit
直接從Cuboid表面獲取太陽輻射所產生的熱量是很困難的。
4.2.2 對于太陽輻射的材料數據
當考慮太陽輻射時應該注意材料的相關數據
在材料對話框中的透明度Transparency。太陽輻射熱量的削弱由太陽輻射吸收率（1/m）所確定。
在表面對話框（Surface dialogue）中，太陽輻射反射率（在0～1之間）
實例：在下圖中6個物體成一直線排列。從左往右依次是：標準的塊、反射率為0.5的塊、太陽輻射吸收率為30（ ）的透明塊、在Y方向上開孔率為0.75的非壓縮阻尼、開孔率為0.75的壓縮阻尼、開孔率為0.25的打孔板。物體的厚度為0.01m，熱導率為100 ，環境溫度為0℃。太陽所處的位置在物體的正上方。左圖顯示了計算所得的變量SolarViz。前兩個非透明物體完全遮住了太陽輻射，第三個透明塊的SolarViz為 ，非壓縮阻尼的SolarViz是0.75（等于開孔率），壓縮阻尼沒有遮擋，打孔板的SolarViz也是依據其開孔率。右圖是不考慮紅外輻射（IR）情況下的溫度。標準塊被太陽輻射加熱升高了82K，具有0.5反射率的塊溫度被加熱升高了43K。透明塊的溫度被提升了24K，這就意味著沒有反射掉的那部分熱被吸收，之后提升了塊的溫度。兩個阻尼和打孔板沒有吸收任何熱量。
 
太陽輻射下的塊、阻尼和打孔板
注意/Bug：如果這個塊是壓縮塊，情況又會如何？壓縮塊與非壓縮塊的遮擋面積相同，左邊的那個塊就是被加熱的壓縮塊：其一半的熱功耗進入到環境中。具有0.5反射率壓縮塊的結果值得懷疑，因為它的散熱情況與反射率為0的壓縮塊相似。其實這個溫度應該更低。
 
太陽輻射下的壓縮塊，其中第二個塊的計算可能不正確
注意：斜板和三棱柱可以是完全透明或者完全阻擋。
注意：太陽輻射不支持與正常重力方向成夾角的重力方向

4.2.3 天空溫度
對于室外仿真的問題，天空作為輻射對象不應忽略。假設Y軸負向作為重力方向，物體上表面的輻射溫度必須與貼賦到正Y軸方向上的環境特性相適應。謹記：冬日清晨所產生的影響：停在室外的汽車可能受到凍霜，然而停放在室內的汽車沒有此類問題，這是因為屋頂的溫度高于黑夜天空的溫度。如果在物體上方有屋頂，則這個屋頂的溫度應作為外部環境輻射溫度，如果情況不是這樣，只能采用更為低的天空溫度作為外部環境輻射溫度。影響黑夜天空溫度的因數有空氣溫度、云層厚度和空氣濕度。當夜晚的云層比較厚或者空氣中的水蒸氣比較多，則這個天空溫度相對更高。特別明顯，空氣干燥的黑夜里天空的溫度可以很低，大量的熱通過輻射熱交換的形式進入到大氣中。空曠寒冷冬夜中的天空溫度可以達到零下65℃，夏夜中的天空溫度大約低于地表溫度30℃。如果天空陰霾，那么云層的溫度略高于0℃。
 
夜晚天空的溫度波動范圍-90℃～-9℃

4.2.4 寒風
1. 大求解域
室外設備的外部流動可以通過在求解域的面上設置固定流（Fixed Flow Device）來仿真。由于求解域內設備的存在，氣流會從側面流出。更好的仿真方法是在求解域面上的環境特性中設置相應的流速。由于在邊界處的空氣再循環和夾帶，這些仿真中可能會出現收斂問題。在任何情況下，求解域的大小都應足夠大，以便包含設備周圍的流動特征。
 

2. 小求解域：
在某些情況下求解域的邊界與設備相對齊。原則上，隨風速變化的熱交換系數 必須被通過環境特性（最適用于封閉設備）貼賦到暴露的表面上。

4.3 高海拔設置：室內和室外
來源：A. Francois-St.Cyr: flotherm.com /support -> High altitude settings (2003)
電子設備可以在低大氣壓的高海拔處工作。我們必須區分：室內工作（在一庇護體內）和室外大氣溫度工作。因為這會影響到氣體的密度。具體的可以參考Flotherm－Support網頁中的相關文獻。這里僅僅闡述以下幾點：
1. 確定海拔h 處的p 和T 。
2. 根據p 和 T確定流體特性。
3. 由于氣體密度降低，所以風機特性曲線可能發生變化。
 
壓力下降后的風機曲線

4.4 真空狀態下的電子設備
來源：C.Aldham: flotherm.com /support -> How to model a vacuum (2002)
對于處于真空狀態的電子設備必須剔除掉對流熱交換的影響，在模型中僅僅考慮導熱和輻射兩者熱量傳遞方式。
這里闡述一下相應重點：
1.創建一個名為“Vacuum”的流體并且設置其熱導率為 ，并且密度為 ；其它流體特性可以保留。
2.定義求解類型為“Conduction Only”可以避免對流熱交換。流體將會不流動。
3.激活輻射選項并且設定輻射特性。
4.然而必須阻止固體向周圍流體進行熱傳遞，這可以在固體表面上設置表面特性中的 值為 。由于通過Flotherm材料庫引入的材料表面都有一個表面特性，所以可能要對每一個材料的表面特性進行定義 和發射率。
嚴格來說僅僅將流體的熱導率設為 是不夠的，最好還要設置 。

 Flotherm資料下載: 使用Flotherm進行電子散熱仿真過程中涉及的物理學原理.pdf

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