輻射 — CAE用語解説
輻射
熱伝達の第三の形態
熱の伝わり方って伝導・対流・輻射の3つって習ったんですが、輻射だけ真空でも熱が伝わるって不思議で。
電磁波（赤外線）によるエネルギー輸送だから真空でも伝わる。宇宙空間での熱管理がまさにその例で、太陽光の吸収と機体からの輻射放熱だけで温度が決まる。地球上でも高温炉や溶融金属プロセスでは輻射が支配的な熱伝達になる。
輻射熱量はどんな式で計算するんですか？
Stefan-Boltzmann則でQ = εσA(T₁⁴ - T₂⁴)だよ。σ = 5.67×10⁻⁸ W/(m²K⁴)がStefan-Boltzmann定数、εが放射率で0〜1の値をとる。T⁴に比例するから高温になるほど急激に増加する。鉄鋼の製造プロセスや燃焼炉設計では輻射を無視すると熱解析が全く合わなくなる。
CAEソルバーでの輻射モデル
CFD解析で輻射を入れるにはどうするんですか？
FLUENTではDO法（Discrete Ordinates）、P1法、DTRM、Rossland拡散近似など複数のモデルが選べる。光学的に薄い気体（空気）ではサーフェス対サーフェスモデルとビューファクタ計算が必要で、DO法が最も汎用性が高い。燃焼炉のような半透明ガス媒体ではWeighted-Sum-of-Gray-Gases（WSGG）モデルと組み合わせる。
ビューファクタって何ですか？
2面間の輻射交換の幾何学的な効率を表す係数で、0〜1の値をとる。完全に向き合った面では1に近く、背を向けた面では0だ。CAEでは複雑な形状のビューファクタをレイキャスティングで数値計算する。電子機器の基板上の部品間輻射冷却シミュレーションでも重要なパラメータだよ。
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