CFD中的辐射模型 — 典型故障与对策

这是DO模型的典型问题「射线效应」。离散方向数量不足时，特定方向的能量会集中导致非物理的条纹出现。增加Theta/Phi分割数（$4 \times 4$ 以上）或提高Pixelation来缓解。

DO模型的角离散化除了直交坐标系（$\theta-\phi$）之外，Fluent中还有FV-DOM（有限体积DO模型）可用。这是改善射线效应的改进型。STAR-CCM+的DOM也采用了类似改进。另一个选择是切换到P1模型，但对于光学薄媒体P1的精度会降低，需要注意。

原因是面数太多。解决办法：(1) 增加Face clustering的数量（Fluent中为Cluster Number Per Surface Cluster）。将面分组以减少view factor矩阵的大小。(2) 利用对称性将模型大小减半。(3) 如果还是不行，改用DO模型。DO的内存消耗比S2S少。

很可能是壁面放射率设置或吸收系数设置有问题。放射率=0（完全反射面）的壁面存在时，辐射能量会在那里反复反射形成局部热点。要检查所有壁面的放射率是否设置为合理值（0.1～0.95）。

当吸收系数极小（$< 10^{-5}$）时，DO模型会出现数值不稳定性。吸收系数为零时，P1模型无法使用（会发生零除错误）。如果不存在参与性媒体，应将DO的absorption coefficient设为0.01左右的小值，或者改用S2S模型。

Fluent中需要在辐射残差之外，还要设置高温表面的表面温度和辐射热流量的监测。如果DO模型的迭代次数不足，辐射场会未收敛就进入下一个流动迭代。将Flow Iteration per Radiation Iteration增加到10～20通常能改善问题。