视界因子

在辐射热传中，视界因子（view factor）$F_{A\rightarrow B}$ 定义为从表面$A$离开的辐射中，碰到表面$B$的比例 。在比较复杂的情境中，离开任一表面$A$的辐射可能到达许多不同的平面，可以分为许多平面或平面区段计算后再相加。有时也称为配置因数（configuration factors），形状因数（form factors），角度因数（angle factors）或形状因数（shape factors）。

物理定义

视界因子的总和

由于离开表面的总辐射是守恒的，因此来自给定表面的所有视图因子之和， $S_{i}$ 总合为1：

（1）$\sum _{j=1}^{n}{F_{S_{i}\rightarrow S_{j}}}=1$

例如，考虑一种情况，其中两个表面A和B漂浮在空腔C之中。离开A的所有辐射都必须撞击B或C ，或者如果A是凹面的，则可能会撞击A自己本身。离开A的辐射的100％可被分为到达A ， B和C三部分。

当考虑到达目标表面的辐射时，经常会出令人感到困惑。在这种情况下，将视界因子相加通常是没有意义的，因为来自A的视界因子和来自B的视界因子分母都是不同的。 C可能会看到A的10％辐射， B的50％的辐射以及C的20％的辐射，但是在不知道每个辐射有多少辐射的情况下，说C接收到80％的总辐射并没有太大的物理意义。

自视表面

对于凸表面，没有辐射会在离开表面后撞击自己本身，因为辐射沿直线传播。因此，对于凸面， $F_{A\rightarrow A}=0$

对于凹面，这法则不适用，因此对于凹面$F_{A\rightarrow A}>0$

叠加法则

当某些复杂的几何图形使得既有的计算公式不可用时，叠加法则很有用。叠加法则使我们能够使用已知几何形状的相加或相减来找出要复杂几何形状的视界因子。这个过程现在多由电脑进行。

（2）$F_{1\rightarrow (2,3)}=F_{1\rightarrow 2}+F_{1\rightarrow 3}$

交互性

视界因子的交互性定理表示，在已知$F_{A\rightarrow B}$可以利用两个表面的面积$A_{A}$和$A_{B}$ 来计算$F_{B\rightarrow A}$

（3）$A_{A}F_{A\rightarrow B}=A_{B}F_{B\rightarrow A}$

不同表面的视界因子

两个微小面积的视界因子${\hbox{d}}A_{1}$和${\hbox{d}}A_{2}$距离s可由下式计算：

（4）$dF_{1\rightarrow 2}={\frac {\cos \theta _{1}\cos \theta _{2}}{\pi s^{2}}}{\hbox{d}}A_{2}$

$\theta _{1}$和$\theta _{2}$是表面法线与两个两者之间的光线之间的角度。积分式（4）可得从表面$A_{1}$到另一个表面$A_{2}$的视界因子：

（5）$F_{1\rightarrow 2}={\frac {1}{A_{1}}}\int _{A_{1}}\int _{A_{2}}{\frac {\cos \theta _{1}\cos \theta _{2}}{\pi s^{2}}}\,{\hbox{d}}A_{2}\,{\hbox{d}}A_{1}$

应用

天空可视因数

天空可视因数 （英文：The sky view factor，SVF）表示从地面可见的天空比例，表示平面接收的日射量有密切关系。 天空可视因数是介于0到1之间的无因次数，当其值为1表示天空是完全可见的，例如在平原中央。 当测量点周围有建筑物或树木时，将导致SVF按比例减少。常见于都市峡谷。

外部链接

• View3D （页面存档备份，存于互联网档案馆）是一种计算机程序（ FOSS ），用于计算2D和3D中的视图因子。
• 视界因子计算器