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XXX Lighting LIGHTING 24 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2020 • Modellare il trasferimento di calore radiativo tra corpi grigi diffusivi utilizzando il metodo della radiosit à . • Tracciare i raggi attraverso il sistema di lenti riscaldate e deformate. I risultati della simulazione termica I risultati del modello termico dimostrano l’importanza di utilizzare una finestra termica supplementare per re- golare la temperatura nel gruppo lenti Petzval. La figura 3 mostra la temperatura in una sezione trasversale delle lenti, del barrel e del mantello termico. Poiché la varia- zione di temperatura all’interno del barrel è piuttosto difficile da vedere, la temperatura viene anche tracciata come grafico 1D lungo la linea centrale dell’insieme. La finestra esterna della camera a vuoto (1) è la più cal- da perché esposta al trasferimento di calore radiativo da parte dell’ambiente circostante (7). La finestra termica (2) è di circa -30 °C, molto più fredda dell›ambiente circostante ma ancora significativamente più calda del mantello termico (6). I gruppi di lenti (3, 4 e 5) sono tut- ti entro 2 °C dal mantello termico. Questo dimostra ade- guatamente la necessit à di una finestra termica; senza di essa, la differenza di temperatura tra i gruppi di lenti potrebbe raggiungere i 20 °C, piuttosto che i 2 °C, por- tando a uno stress termico significativamente maggiore. È una logica simile a quella che sta alla base dell›utilizzo di finestre a doppio vetro per l’isolamento delle stanze. I risultati del ray tracing I raggi sono stati tracciati attraverso il sistema termica- mente deformato per tre diversi angoli di campo. Le tra- iettorie sono mostrate in figura 4; si vede anche il campo di temperatura nelle lenti e nel barrel. Un modo vantaggioso per confrontare le prestazio- ni ottiche in questa camera termovuoto e a tempera- tura ambiente (20 °C) è la creazione di diagrammi a spot, che mostrano la distribuzione dei raggi nel piano dell›immagine. Figura 5 mostra i diagrammi a spot per ciascuno dei tre angoli di campo. Dai diagrammi a spot, appare più ovvio che la variazione di temperatura ha un effetto significativo sulle prestazio- ni ottiche; non solo i punti sono visibilmente diversi, ma lo scarto quadratico medio (RMS) differisce in modo si- gnificativo. Guardando avanti Utilizzando la simulazione multifisica, è possibile con- durre un’analisi STOP accoppiata all’interno di un unico pacchetto autonomo di software di simulazione. Inoltre, i mezzi per l’implementazione di modelli nume- rici su una base di utenti più ampia sono migliorati ra- pidamente negli ultimi anni. La democratizzazione del- la simulazione, insieme alla facilit à d’uso dei moderni strumenti di analisi STOP, suggerisce che in futuro l’uso della simulazione nella progettazione ottica non potr à che diventare più essenziale e più diffuso. Fig. 3 – La temperatura in una sezione trasversale delle lenti, del barrel e del mantello termico Fig. 4 – Diagramma a raggi del gruppo lenti Petzval riscaldate e del barrel per tre angoli di campo Fig. 5 – Diagrammi a spot per il sistema di lenti Petzval nella camera di termovuoto (sopra) e a temperatura ambiente (sotto)