I-deas TMG 基础培训教程 - 例题 – 小卫星系列 (1)

小卫星系列之 1 - 定义卫星中的辐射包络

  本例将学习： 
  1. 如何定义用于辐射计算的包络； 
  2. 如何定义邻近表面的辐射； 
  3. 设置辐射计算常数；

本例的模型为一个低轨道的卫星，存放在模型文件 smallsat.arc。
作为小卫星系列的第一个例子，其目标是熟悉模型及用于辐射计算的包络。包络的原理是辐射计算的基础。
读入模型文件 smallsat.arc，存为文件 my_sat。将 Task 设为 TMG Thermal Analysis，将 FEM1 调到工作台上。

  首先分别显示模型中的组，以观看飞船模型的不同部分及其网格。 
  为了正确的分析，飞船的外壳需要三层网格。      
      1. MLI (隔热层) – 这是飞船的最外层，非常薄。它在模型上的几何表示是非常夸大的。我们将使用 TMG 的辐射计算为太阳加热和空间热损失建模。 
  由 MLI 向面板的热传递将用热耦合表示。 
      2. 另二层代表蜂窝板： 
      •  蜂窝板的外表面，通过热耦合，一侧与 MLI 连接；另一侧连接到内表面。 
        这一网格不直接参与辐射计算。 

• 蜂窝板的内表面是飞船壳体的最内层，它的外侧通过热耦合与蜂窝板的外表面连接。
蜂窝板内表面与飞船内部空间的传热通过辐射和一些热耦合来确定 (因此这一网格具有两种颜色)。
飞船内部：顶部的有效载荷与底舱被一块基板隔开。飞船的所有主表面是蜂窝板。
• 蜂窝板对外的传热用两侧的辐射计算建模；
• 在蜂窝板的两侧创建网格，用热耦合模拟穿过蜂窝板的传热；
• 在表面接触的地方，用通过网格上的共享节点的热传导对传热建模。
对有效载荷的外表面和内表面执行辐射计算。使用非几何单元对有效载荷建模。
基板的顶面作为有效载荷的底面。
在蓝色网格 (有效载荷) 与环绕它的橙色网格之间的传热，通过共享节点上的热传导来建模。

底舱中有许多生热的电子设备，本例中以立方体表示。由这些立方体传送到周围的热量用辐射建模。它们与内面板的结合部位的传热，用热耦合建模。

本例中，2D 单元仅在正面具有材料属性 (发射率和吸收率) 定义。必须检查正面是否指向辐射处理时的正确方向。如有必要可以改变单元表面方向。
利用组，只显示 MLI 单元。打开单元坐标 (triad) 显示，检查所有单元的 +Z 方向是否向外。如有必要可以按下 Ctrl–M 打开菜单并颠倒单元的连通性。

再检查辐射处理时涉及的其它单元的方向。
对于飞船壳体和太阳电池板：
• 飞船顶部内表面单元 (红色) 和飞船底部面板 – 向内；
• 太阳侧和太阳电池背面板 – 向外。

对于飞船的内容物：
• 顶部基板单元 – 向上；
• 底部基板单元 – 向下；
• 所有电子设备表面单元 – 向外；
• 有效载荷外表面单元 – 向外；
• 有效载荷内表面单元 – 向内。

每个电子盒 (立方体) 包含一个电子设备，防止辐射热传送到其表面。这些表面的单元，以及与其结合的电子盒表面的单元不应包括在辐射计算中。
如图为一个放大的电子盒。在电子盒与内表面之间存在间隙。这个间隙用分割两个表面的结合材料建模。
对每个电子盒，用盒的底部边界在内部表面之上创建一个新的表面 (Extrude，Split，Surface)。

这一方法强使表面网格与小表面的边界对齐。然后可以从包络定义中删除这些单元，而不会损失精度。
各电子盒基板上的单元也不需包含到包络中。
注意：
间隙的厚度不重要，因为它们很小。这里说明的方法是对靠近辐射块体的相邻表面建模的推荐方法。

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