Współczynniki konfiguracji promieniowania

Współczynniki konfiguracji, znane również jako współczynniki kształtu lub widoku, odgrywają bezpośrednią rolę w przekazywaniu ciepła przez promieniowanie. Współczynnik konfiguracji Fij pomiędzy dwiema niewielkimi powierzchniami Ai oraz Aj jest definiowany jako część promieniowania opuszczającego powierzchnię Ai , która jest przechwycona przez powierzchnię Aj . Innymi słowy, Fij informuje o tym, jak dobrze Ai "widzi" Aj . Współczynnik konfiguracji Fij zależy od orientacji niewielkich powierzchni Ai oraz Aj , a także od odległości między nimi.

Dla dwóch nieskończenie małych powierzchni dA i oraz dA j, współczynnik konfiguracji dF ij dany jest wzorem:

gdzie q i oraz q j są kątami pomiędzy normalnymi jednostkowymi do powierzchni, a linią R ij łączącą obydwie powierzchnie. Jeżeli obydwie powierzchnie są skończone, to współczynnik konfiguracji dany jest wzorem:

Z powyższego równania otrzymujemy następującą relację wzajemności:

Podczas gdy wiele podręczników poświęconych przekazywaniu ciepła podaje współczynniki konfiguracji dla powierzchni o prostych kształtach, obliczenie współczynników konfiguracji dla rzeczywistych problemów wymaga znacznego wysiłku, nawet dla szybkich komputerów. Gdy należy obliczyć współczynniki konfiguracji promieniowania pomiędzy ścianą A i ścianą B, oprogramowanie traktuje każdą ścianę jak zbudowaną w niewielkich pól (powierzchni) zdefiniowanych przez ściany elementów. Następnie oblicza współczynnik konfiguracji dla każdego elementu ściany względem każdego innego elementu ściany zestawu. W tych obliczeniach uwzględniane są współczynniki konfiguracji pomiędzy ścianami elementów na tej samej ścianie geometrycznej.

Wklęsła ściana o rozsądnie drobnej siatce może promieniować sama na siebie. Ściany planarne i wypukłe nie promieniują same na siebie. Efekty są automatycznie uwzględniane.

Blokowanie

Promieniowanie pomiędzy dwoma ścianami elementów może zostać zablokowane przez ścianę trzeciego elementu. W takim przypadku współczynnik konfiguracji przybiera wartość 0. Oprogramowanie automatycznie uwzględnia blokowanie pomiędzy wszystkimi określonymi ścianami, zgodnie z ilustracją. Aby prawidłowo uwzględnić blokowanie, konieczne jest wybranie ścian uczestniczących w promieniowaniu. Ściany 3 i 4 w poniższym przykładzie częściowo blokują promieniowanie pomiędzy ścianami 1 i 2. Jeżeli wybrane zostaną tylko ściany 1, 2 i 3, otrzymane wyniki będą nieprawidłowe.