本科毕业设计说明书 第 5 页

当不同的物体之间存在温差时，热量会从温度较高的物体传递到温度较低的物体中；同 一物体各部分之间存在温度差是，热量也会从温度较高部分传递到温度较低的部分。我们可

以通过傅里叶定律来描述通过平板的热流密度q或导热热流量Ф 。

其中λ 是反应材料导热能力大小的物理量，也就是导热系数，单位是W/(m。K)。式中的负 号表示热量传递的方向与温度升高方向相反。在车灯内部配光镜和反光镜两者之间存在热传 导，同时各部件内部温度不同的各个区域之间也会存在热传导，在本文的计算过程中主要是 通过定义材料的热导率进行计算。

2。3 对流换热

在车灯中对流换热也是一种重要的换热方式，在车灯刚开启时，空气被加热，通过对流 换热加热配光镜与反光镜等部件。灯泡和配光镜，反光镜三者之间都各自互相存在对流换热 情况，配光镜和反光镜也会通过对流换热向外界散热。

对流换热是指在有温差的条件下,各部分流体之间发生相对运动所引起的热量传递方式。 对流按照引起流动的不同原因可以分为强迫对流换热和自然对流换热两类[15]。

强迫对流（forced convection）是指流体的运动有外界的强迫驱动力引起。车灯的配光镜 与反光镜外表面与外界接触，并在一般情况下温度高于环境温度，会引起强迫对流。

自然对流（natural convection）是因为流体受热或受冷产生密度变化而引发的对流。车灯 工作时灯丝会加热周围的空气，车灯关闭时周围空气又会逐渐冷却，由于车灯内部温度分布 并不均匀所以车灯内部空气密度也并不是均匀分布的，会引发自然对流，车灯内部的空气流 动为自然对流。

由于灯丝点亮后，灯泡壁周围的气体受到灯泡壁的加热后密度减少从而上浮，冷空气自 然下降形成自然对流。可以看出，车灯内部的流动为有限空间自然对流，本算例是通过建立 灯内流动场来计算灯内各部件间的对流换热的，内部的流动介质为理想空气。灯外的环境模 型并没有被建立通过设置车灯各个外表面上的对流换热系数与外表面自然流动温度实现与外 界环境的对流换热。

2。4 热辐射

辐射传热指的是物体之间相互辐射和吸收的总效果[16]。相比起热传导与对流换热这两种 换热方式，热辐射具有以下两种特点：（1）热辐射的能量传递不需要其他介质的存在且在真空中传递效率最高；（2）在物体发射与吸收辐射能量的过程中发生了电磁能与热能两种能量 的转化[17]。每个辐射面对不同的波长的辐射和吸收率都会随温度的改变而改变，并且方向也 会不断改变。在本文中我们近似的将辐射看作各方向同性，且忽略波长对于吸收率和发射率 的影响，在车灯中热量主要是通过热辐射的方式传递的。为了计算车灯内部的辐射换热，本 文中是用的是fluent中的灰体DO辐射模型来进行计算。Theta Divisions和Phi Divisions选项确定 了角度空间中每个象限控制角离散度的数量，虽然增加这两者的值可以得到更为精细可信的 结果我们为了减轻计算量的压力都设置为2即可，数值设置为2已经足以计算大多数的实际问 题了[18]。Theta Pixels和Phi Pixels两者是用来确定控制容积重叠进行考虑的像素，由于我们建 立的车灯模型中存在对称面和半透明边界的存在，将二者设置为6可以得到比较可信的结果

[19]。由于车灯内部是一个密闭的腔体，不存在出口与入口，我们可以不用专门设置出入口的