OpenFOAM 내 복사모델 이해

 

   안녕하세요.

   오늘은 OpenFOAM 내 복사모델에 대해 알아보려 해요.

복사(Radiation)이란

 

   1. 전자기파에 의한 에너지 방출

     (1) 물체가 0 K 이상일 때 에너지를 방출하고 흡수

     (2) 복사재료 물성은 스팩트럼에 따라 다름

     (3)  진공에서도 복사 발생

   

   2. 복사의 효과는 대류와 전도의 열전달률과 유사하거나 큰 값을 가질때 고려해야함

복사와 대류및 전도 열전달 고려사항

지배 방정식(Governing Equation)

 

   1. 에너지 방정식

에너지 방정식

       - Srad는 복사항의 source term을 의미함

 

   2. 복사 전달 방정식 (Radiative transfer Equation

복사 전달 방정식 (Radiative transfer Equation)

 

       - 복사 강도는 방향성이 있으며 공간에 의존적임

OpenFOAM 내 복사모델 종류

 

 1. P1 모델

P1 model 방정식

 

   2. fvDOM(finite volume Discrete Ordinates Model)

fvDOM 모델 방정식

 

     - 각도수 만큼 복사 전달 방정식을 해석

 

복사 모델 결정

 

   1. Optical thickness의 크기로 복사 모델 결정

       ( Optical thickness가 큰 경우 복사열을 흡수하고 재방출하는 것을 고려해야함)

Optical thickness 방정식

 

      (1) Optical thickness >> 1 이상인 경우  P1 model 사용

         1) 이점

           -  다른 모델에 비해 해석시간이 적음

           -  산란 효과 고려 가능 ( particle, soot, droplet etc)

           -  Optical thickness가 큰 경우 정확한 복사효과를 예측 가능

         2) 단점

            - 모든 표면에서 확산된다고 가정

            - Optical thickness가 작은 경우 heat flux 과대 예측

      (1) Optical thickness < 1 이상인 경우  fvDOM model 사용

         1) 이점

           -  가장 포괄적인 복사 모델 (산란, 반두명 매체, 거울 표면, 회색 표면 등을 표현)

         2) 단점

            - 각 방향의 복사 전달 방정식을 해석하므로 해석 시간이 오래걸림

 

     2. viewFactor 모델의 경우 매질이 없는 경우 사용 ( space craft, solar radiation)

 

결론

 

   오늘은 OpenFOAM 내 복사모델에 대해 알아봤어요.

   다음에는 복사를 이용한 해석에 대해 알아볼게요.

   오늘도 읽어 주셔서 감사합니다. 질문은 댓글로 부탁드려요.

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