4 环境条件 53
4.1 标准室内环境53
4.1.1 [Model/Global]  53
4.1.2 System->Ambients 53
4.1.3 对称面和辐射 53
4.2 户外条件54
4.2.1 太阳辐射 54
4.2.2 对于太阳辐射的材料数据 55
4.2.3 天空温度 55
4.2.4 寒风 56
4.3 高海拔设置：室内和室外57
4.4 真空状态下的电子设备57
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4 环境条件
对流动和热交换方程求解需要初始条件和边界条件。Flotherm中采用[Model/Global]中的Global temperature或System->Ambients中的temperature来确定。我们通常分别称为全局温度（Global temperatures）和环境温度（Ambient temperature）。

4.1 标准室内环境
在标准电子散热室内（实验室等级）环境中具有均匀的环境温度。[Model/Global]中的外部环境温度（“ Tglobal”）是理想化的环境温度特性。因此，如果Tglobal值符合实际情况，那么就不需要创建环境特性（Ambient Attribute）。同样， 中的外部辐射温度也是外部环境的理想状况（也就是空气温度）。

4.1.1 [Model/Global]
设置外部流场的参考压力、空气温度、辐射温度。
全局（Global）温度用于：
1.默认的迭代计算初始场
2.求解域边界处的温度
3.浮升力的计算
其中的压力设置只用于高纬度时候。
4.1.2 System->Ambients
两种情况下会采用Ambient中的温度作为环境温度。
1. 求解域某个面的Ambient温度与Global中的温度不相同。
2. Cuboid直接碰到求解域边界。
在第二种情况中，所设置的热交换系数 也会起作用。
注意：在Ambient中Pressure Gauge是相对压力，所以不要输入1Atm。
注意：如果Ambient中的温度值低于Global中的外部环境温度值，则空气将进入开放的求解域中，而且很有可能引起收敛的问题。

4.1.3 对称面和辐射
对于考虑辐射，并在求解域定义了对称边界的例子中，软件对于那些可以直接看到对称边界的物体表面辐射将不会考虑。内部辐射换热不受影响。辐射不会在对称边界面上反射。
 

4.2 户外条件
4.2.1 太阳辐射 
可以在[Model/Modelling]的太阳辐射对话框中激活太阳辐射。这一类辐射不属于红外辐射，红外辐射已经和斯蒂芬－玻尔兹曼定律一起在前面章节中讨论过，这类辐射属于太阳光谱的可见光部分。太阳和物体的相对位置由地理学坐标、当地时间（12h为中午）等给出。如果太阳在地平线以下，则太阳辐射为0。大气消光的影响也可以进行考虑。计算得到的最大的太阳辐射热流会随着云层削弱，这个云层所产生的削弱因子与当地的气象信息有关。当进行求解时，前处理器会从太阳的位置发射一些射线，从而判断光线能照射到的区域和阴影区域，之后会在被照射到的块（Cuboid）上施加热源影响。之后热功耗会由对流和红外辐射等方式散去。在后处理中可以通过变量SolarViz观察光线。这个值可能会小于1，这主要是因为太阳光由于穿过玻璃而被削弱。反射之后的太阳辐射热量会失去。由大气和地面的散热辐射不能考虑。
仿真整个一天中瞬态的太阳辐射可以采用Command Centre。设置总的瞬态时间，然后在原始方案中设置为 ，之后每个方案的太阳辐射时间增加一个步长（也就是 ）。也可以在不同的方案中设置不同的全局温度。
注意：太阳辐射的计算会消耗很多的内存。
太阳辐射计算的完整数据存储在日志文件中：Project-dirDatasetsBaseSolutionPDTempLogit
直接从Cuboid表面获取太阳辐射所产生的热量是很困难的。
4.2.2 对于太阳辐射的材料数据
当考虑太阳辐射时应该注意材料的相关数据
在材料对话框中的透明度Transparency。太阳辐射热量的削弱由太阳辐射吸收率（1/m）所确定。
在表面对话框（Surface dialogue）中，太阳辐射反射率（在0～1之间）
实例：在下图中6个物体成一直线排列。从左往右依次是：标准的块、反射率为0.5的块、太阳辐射吸收率为30（ ）的透明块、在Y方向上开孔率为0.75的非压缩阻尼、开孔率为0.75的压缩阻尼、开孔率为0.25的打孔板。物体的厚度为0.01m，热导率为100 ，环境温度为0℃。太阳所处的位置在物体的正上方。左图显示了计算所得的变量SolarViz。前两个非透明物体完全遮住了太阳辐射，第三个透明块的SolarViz为 ，非压缩阻尼的SolarViz是0.75（等于开孔率），压缩阻尼没有遮挡，打孔板的SolarViz也是依据其开孔率。右图是不考虑红外辐射（IR）情况下的温度。标准块被太阳辐射加热升高了82K，具有0.5反射率的块温度被加热升高了43K。透明块的温度被提升了24K，这就意味着没有反射掉的那部分热被吸收，之后提升了块的温度。两个阻尼和打孔板没有吸收任何热量。
 
太阳辐射下的块、阻尼和打孔板
注意/Bug：如果这个块是压缩块，情况又会如何？压缩块与非压缩块的遮挡面积相同，左边的那个块就是被加热的压缩块：其一半的热功耗进入到环境中。具有0.5反射率压缩块的结果值得怀疑，因为它的散热情况与反射率为0的压缩块相似。其实这个温度应该更低。
 
太阳辐射下的压缩块，其中第二个块的计算可能不正确
注意：斜板和三棱柱可以是完全透明或者完全阻挡。
注意：太阳辐射不支持与正常重力方向成夹角的重力方向

4.2.3 天空温度
对于室外仿真的问题，天空作为辐射对象不应忽略。假设Y轴负向作为重力方向，物体上表面的辐射温度必须与贴赋到正Y轴方向上的环境特性相适应。谨记：冬日清晨所产生的影响：停在室外的汽车可能受到冻霜，然而停放在室内的汽车没有此类问题，这是因为屋顶的温度高于黑夜天空的温度。如果在物体上方有屋顶，则这个屋顶的温度应作为外部环境辐射温度，如果情况不是这样，只能采用更为低的天空温度作为外部环境辐射温度。影响黑夜天空温度的因数有空气温度、云层厚度和空气湿度。当夜晚的云层比较厚或者空气中的水蒸气比较多，则这个天空温度相对更高。特别明显，空气干燥的黑夜里天空的温度可以很低，大量的热通过辐射热交换的形式进入到大气中。空旷寒冷冬夜中的天空温度可以达到零下65℃，夏夜中的天空温度大约低于地表温度30℃。如果天空阴霾，那么云层的温度略高于0℃。
 
夜晚天空的温度波动范围-90℃～-9℃

4.2.4 寒风
1. 大求解域
室外设备的外部流动可以通过在求解域的面上设置固定流（Fixed Flow Device）来仿真。由于求解域内设备的存在，气流会从侧面流出。更好的仿真方法是在求解域面上的环境特性中设置相应的流速。由于在边界处的空气再循环和夹带，这些仿真中可能会出现收敛问题。在任何情况下，求解域的大小都应足够大，以便包含设备周围的流动特征。
 

2. 小求解域：
在某些情况下求解域的边界与设备相对齐。原则上，随风速变化的热交换系数 必须被通过环境特性（最适用于封闭设备）贴赋到暴露的表面上。

4.3 高海拔设置：室内和室外
来源：A. Francois-St.Cyr: flotherm.com /support -> High altitude settings (2003)
电子设备可以在低大气压的高海拔处工作。我们必须区分：室内工作（在一庇护体内）和室外大气温度工作。因为这会影响到气体的密度。具体的可以参考Flotherm－Support网页中的相关文献。这里仅仅阐述以下几点：
1. 确定海拔h 处的p 和T 。
2. 根据p 和 T确定流体特性。
3. 由于气体密度降低，所以风机特性曲线可能发生变化。
 
压力下降后的风机曲线

4.4 真空状态下的电子设备
来源：C.Aldham: flotherm.com /support -> How to model a vacuum (2002)
对于处于真空状态的电子设备必须剔除掉对流热交换的影响，在模型中仅仅考虑导热和辐射两者热量传递方式。
这里阐述一下相应重点：
1.创建一个名为“Vacuum”的流体并且设置其热导率为 ，并且密度为 ；其它流体特性可以保留。
2.定义求解类型为“Conduction Only”可以避免对流热交换。流体将会不流动。
3.激活辐射选项并且设定辐射特性。
4.然而必须阻止固体向周围流体进行热传递，这可以在固体表面上设置表面特性中的 值为 。由于通过Flotherm材料库引入的材料表面都有一个表面特性，所以可能要对每一个材料的表面特性进行定义 和发射率。
严格来说仅仅将流体的热导率设为 是不够的，最好还要设置 。

 Flotherm资料下载: 使用Flotherm进行电子散热仿真过程中涉及的物理学原理.pdf

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