Ansichtsfaktoren, auch Form- oder Konfigurationsfaktoren genannt, spielen eine direkte Rolle bei der Wärmeübertragung aufgrund von Strahlung. Der Ansichtsfaktor F
ij zwischen zwei kleinen Flächen A
i und A
j ist definiert als Bruchteil der Strahlung, die die Fläche A
i verlässt und auf die Fläche A
j trifft. Anders ausgedrückt gibt F
ij an, wie gut A
i die Fläche A
j "sieht". Der Ansichtsfaktor F
ij ist abhängig von der Ausrichtung der kleinen Flächen A
i und A
j und deren Abstand zueinander.
Für die beiden infinitesimalen Oberflächen
dAi
und
dAj
wird der Ansichtsfaktor
dFij
wie folgt definiert:
Dabei sind Θ
i und Θ
j die Winkel zwischen den Einheitsnormalen in Bezug auf die Flächen und die Linie
Rij
, die die beiden Flächen verbindet. Wenn die beiden Flächen endlich sind, wird der Ansichtsfaktor folgendermaßen definiert:
Bei der oben genannten Gleichung gilt grundsätzlich das folgende Reziprozitätsverhältnis:
Viele Bücher über Wärmeübertragung enthalten zwar Ansichtsfaktoren für Flächen einfacher Form, das Berechnen von Ansichtsfaktoren für Praxisanwendungen ist jedoch sehr aufwändig, selbst für schnelle Computer. Wenn die Software einen Ansichtsfaktor für die Strahlung zwischen Fläche A und Fläche B berechnen soll, teilt es jede Fläche in kleine Teilbereiche (Oberflächen) ein, die durch Elementflächen definiert sind. Es berechnet dann einen Ansichtsfaktor für jede Elementfläche in Bezug auf alle anderen Elementflächen in der Gruppe. Ansichtsfaktoren zwischen Elementflächen auf derselben geometrischen Fläche sind in diese Berechnungen eingeschlossen.
Eine konkave Fläche mit einem entsprechend feinmaschigen Netz kann auf sich selbst strahlen. Ebene und konvexe Fläche strahlen nicht auf sich selbst. Diese Effekte werden automatisch berücksichtigt.
Abschirmung
Die Strahlung zwischen zwei Elementflächen kann durch eine dritte Elementfläche abgeschirmt werden. In diesem Fall ist der Ansichtsfaktor 0. Die Software berücksichtigt automatisch die Abschirmung zwischen allen angegebenen Flächen (siehe Abbildung). Damit die Abschirmung richtig berücksichtigt wird, müssen Sie die Flächen auswählen, die in die Strahlung einbezogen sind. Im folgenden Beispiel schirmen die Flächen 3 und 4 die Strahlung zwischen den Flächen 1 und 2 teilweise ab. Wenn Sie nur die Flächen 1, 2 und 3 auswählen, erhalten Sie falsche Ergebnisse.
