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spritze_simpleFoam.zip

Heyhey, ich schon wieder!
Bin immer noch bei meiner Spritze! Ich simuliere sie gerade mit simpleFoam und nach über 2800 timesteps wurde Konvergenz immer noch nicht erreicht... bin mir langsam nicht ganz sicher ob meine BCs in Ordnung sind! Wäre super nett, wenn jemand sich schnell mal meinen Case anschauen könnte (s. Anhang)
Habe auch potentialFoam zum initialisieren benutzt, kann jedoch wenig mit den Daten anfangen... Wieso wird potentialFoam benutzt? und was sagt mir die Ausgabe von potentialFoam (Ausgabe im Anhang)?

Schönen abend noch 

Tingting

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Hallo,

kannst du den ganzen Case hochladen?

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Viele Grüße
Michael

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Morgen,

Generelle Frage: wieso setzt du deine Randbedingungen im U-Feld für inlet und outlet fix?

Standard ist hier doch

U-Feld inlet fixedValue outlet zeroGradient
p-Feld inlet zeroGradient outlet fixedValue

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Hallo zusammen,

zu deiner ersten Frage Schingel. PotentialFoam wird dazu verwendet um deine interne Strömung (in deinem Fall in der Spritze) vereinfacht zu berechnen. Dazu wird die Annahme verwendet das die Strömung rotationsfrei und reibungsfrei ist. Damit muss nur die Potentialgleichung gelöst werden die dir eine Schätzung für dein Problem liefert. Damit konvergierst du i.A. schneller. Zu sehen ist das im U und p File. Normalerweise hast du:

Code:

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internalField  uniform (0 0 0);

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das nach potentialFoam durch eine nonuniform List<vector> ersetzt wird. Im Klartext, es steht dann für jeden Zellmittelpunkt ein anderer Geschwindigkeitsvektor fest.

Dann bitte auf die Aussage vom Michael eingehen. Ohne Case wirds schwer, auch wenn man sich dein Beispiel unter zuhilfenahme von deinem anderen Thread zusammen bauen könnte.

Die Aussage vom Tobi stimmt auch. Du lässt am Inlet dein Fluid mit 8.48 m/s in die Domain hinein und alle anderen Ränder sind mit einer noSlip definiert (kein Fluid kann hier rein oder raus). Mich wundert es das du überhaupt so lange rechnen kannst, da die Kontinuität eigentlich nicht erzielt werden kann und der Löser abbrechen müsste. Das du in der Konti Probleme hast erkennst du auch an deinen Residualplot. Hier hast du Global bereits eine Spanne von +-4 bis +-15 [-] das einigen Fällen okay sein kann (dimensionsbedingt, aber nicht in deinem Fall mit der Spritze und der filigranen Nadel). Kummulativ bist du schon bei einem Wert von -2000. Die Einheiten müssen mit der Dichte (inkompressibler Solver) multipliziert werden, um den Massenstrom zu erhalten. Wenn es bspw. Wasser wäre dann hättest du "2000*1000" kg/m^3 die da schon verloren gegangen wären. Wenn man dein Problem betrachtet und diese Wassermenge durch deine Spritze drücken wollen würde, dann brauchst du da wohl sehr sehr lang  

Allgemein und nach meinem Kenntnisstand sollte dein Solver schon längst in die Knie gehen, wird aber wahrscheinlich durch die Symmetry irgendwie verhindert (?). Was mir hier noch einfällt: hast du deine Geometrie schon richtig skaliert. Denn wenn du noch mit dem Faktor 1000 größer bist, kann es sogar möglich sein das dein Solver das mitmacht. Ich verweise hier auf checkMesh_shm (bounding box ist etwas sehr groß mit den 2m x 2m x 20m ..  

Outlet von U muss zeroGradient sein. In deinem Fall brauchst du nicht mit InletOutlet arbeiten, sofern dein Outlet die Spitze der Nadel darstellt. Kann auch sein das du kleine Relaxations Faktoren brauchst da du am Ausgang sicherlich über 100 m/s bekommen wirst. Kannst ja kurz überschlagen. V_dot = A1 * rho * U1 = A2 * rho * U2

Die Querschnitte kennst du, Dichte fällt raus. Genauso ist U1 bekannt und demnach resultiert U2. Da deine Querschnitte ziemlich extrem sind, wirst du da schon eine ordentliche Geschwindigkeitssteigerung haben. Möglicherweise wäre ein Druckgradient, der dein System beschreibt besser geeignet.

PS: @Tobi viele gehen auch über das zu tauschen:

Code:

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U-Feld outlet fixedValue  inlet zeroGradient
p-Feld outlet zeroGradient inlet fixedValue

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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heyhey,

danke für die Ratschläge! das mit dem fixedValue für outlet war ein Versehen meinerseits, habs dann auch geändert, nach dem ich das ganze hier gepostet hab!
@ shor-ty: habe gerade eine Simulation mit niedrigeren Relaxationsfaktoren durchlaufen lassen... die Simulation bricht ziemlich schnell ab! Ich denke die Kontinuität ist das Problem, was ich unter Kontrolle bekommen muss
Meine Skalierung ist auch richtig (also die checkMesh datei, die ich hochgeladen habe, war bevor ich transformPoints durchlaufen lassen hab)

Ich werde jetzt versuchen einen Case zu erstellen ohne Symmetrie (also die ganze Spritze) und es nochmal mit simpleFoam zu versuchen, werde euch dann diesen Case hochladen, wenns fertig ist!

Liebe Grüße

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Hi,

verwende doch die Symmetrie. Damit ersparst du dir viel Rechenarbeit. Es ist zwei Jahre her, da hatte ich einen ähnlichen Fall mit einem Kollegen zusammen. Kannst du nochmals ein Bild von der Transiti­on zwischen Nadel und Spritzenkörper zeigen (mit SurfaceEdges). Sehr wichtig, sonst kannst du noch ewig suchen und nichts finden.

Zur deiner Aussage. Normalerweise sollte mit höheren Relaxationsfaktoren der Abbruch früher kommen.  Bitte um ein Snapshot deiner Transiti­on

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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mesh.png Velocity.png

Hi,

kurzer Hinweis. Ich habe dein Case mal gerechnet mit 4m/s und es kommen bereits ca. 1400 m/s heraus. Das ist natürlich meines Erachtens ziemlich extrem und allein die Druckdifferenz beträgt 10e^15 Pa.

• bist du dir wirklich sicher das deine 8m/s stimmen? Woher stammen die Daten? Wird der Stempel wirklich mit der Geschwindigkeit gefahren? Die Drücke und das ganze Profil scheint mir utopisch zu sein aber ich hab natürlich auch keine Ahnung wie es mit deiner Anwendung aussieht (:
  

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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spritze_surfaceWithEdges.jpeg.zip

Hi Shor-ty, sorry für die verspätete Antwort, war die letzten Tage unterwegs!
Anbei hab ich die Mesh-Bilder angehängt!
die BCs und die Geometrie habe ich aus einem Paper übernommen, sie arbeiten mit zwei Anfangsgeschwindigkeiten, einmal mit 0,94 m/s und einmal mit 8,48 m/s und mit dem Simulationsprogramm Comsol
Das Paper dient mir als TestCase für meine Arbeit, ich soll am Ende die Schubspannung und die partikelTracks miteinander abgleichen. Meine Hauptaufgabe ists dann partikelTracking in einem Rührreaktor zu simulieren und die lokale Scherrate auf die Partikeln zu ermitteln

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spritze.zip

im Anhang mein Case

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Hi, hast du auch den Titel des Papers? Vllt habe ich Zugang zu diesem, dann kann ich es mir auch mal durchsehen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hi, hast du auch den Titel des Papers? Vllt habe ich Zugang zu diesem, dann kann ich es mir auch mal durchsehen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Das Paper trägt den Titel:
Ultra Scale-Down Stress Analysis of the Bioprocessing of Whole Human Cells as a Basis for Cancer Vaccines
von
J.P. Acosta-Martinez

Wenn du kein Zugang hast, kann ichs dir auch schicken 

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Das Paper ist zugänglich und du verwechselst hier wohl ein paar Daten.
Angegeben ist die Flowrate in ml/min. Darauf bezogen sind die "MeanVelocitys" und die sind wahrscheinlich in deiner Nadel. Heißt also das du nen falsches Set-up hast. Was du machen musst ist ein "massFlowRateInletVelocity" zu definieren (oder wie das derzeit auch immer heißen mag). Da gibst du den Massen- oder Volumenstrom in kg/s oder m³/s an. Heißt du musst die Werte ml/min in kg/s oder m³/s umrechnen und einsetzen.

Bezüglich deinen Angaben wären das 1ml/min und 9ml/min (0.94 m/s und 8.48m/s)

Ich hab das Paper jetzt nicht durchgelesen sondern nur überflogen. In der PDF auf Seite 9, oder eben im Book auf 960.
Damit sollte sich dein Problem gelöst haben.

Zusammenfassend...
Aufgrund deiner erzielten Ergebnisse sollte dir eigentlich bewusst sein das die Randbedingung von dir nicht stimmen kann. Die einfache Überlegung sagt da schon das das nich möglich ist. Nehm mal eine Spritze und drück da mit 8 m/s den Stempel. Da müsste alles kaputt sein  Auch mit Bernoulli ist das klar. Die Masse die oben reinkommt (mit 8m/s!!!) muss durch deine sehr dünne Nadel. Deine Simulation ergibt ja schon mehrere 100 m/s (>1000 m/s). Das das nich stimmen kann sollte irgendwie klar sein. Damit kannst du ja sicher Stahl schneiden auch wenn ich keine Ahnung bezüglich Druck udn Geschwindigkeiten bei diesem Verfahren habe. Allerding wird ein Patient eine solche Injektion wohl nicht ohne Schaden überstehen. 

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Heyhey, danke für den Tipp! Du hast schon recht, meine meine BCs waren etwas krass gesetzt ... ^^
habe es jetzt mit flowrateInletVelocity versucht, sowohl mit massflowRate als auch mit volumentricFlowRate (und natürlich die zahlenwerte auch die einheiten angespasst)
für 8,48 m/s bzw 1,5e-7 m³/s bricht die Simulation mit simpleFoam ziemlich schnell ab und mit 1 ml/min bzw. 1,26e-8 m³/s ists nach fast 200 timesteps immer noch nicht konvergiert! Der Verlauf der Residuen sieht auch recht wüst aus (sorry, hab im Moment kein Bild zur hand)...

noch ne Idee woran das liegen könnte?

mein U Ordner:

dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];

internalField  uniform (0 0 0);

boundaryField
{
    inlet
    {
        type            flowRateInletVelocity;
        volumetricFlowRate          constant 1.5e-7;//[m³/s] 8.48 m/s
        value uniform (0 0 0);
     
    }

    outlet
    {
        type            zeroGradient;
    }

    wall
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform (0 0 0);
    }
   
    sym
    {
      type symmetry;
     
    }
}

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Screenshotfrom2015-11-17093927.png

Hallo,

bei mir rechnet er ohne Probleme durch. Residuen sind wunderschön und das bei beiden Fällen bis p < 1e-7 und U < 1e-8. Übrigens für 1 ml/min sinds 1,66e-8 m³/s; denke aber das das von dir ein Schreibfehler war.

Die Geschwindigkeit die ich rausbekomme bei 1,66e-8 m³/s beträgt 3,7 m/s unter Betrachtung von laminarer Strömung. Zudem müsste man bei der Hälfte der Geometrie auch die Hälfte des Massen-/Volumenstroms angeben, das ich nicht getan habe!

Zudem 200 Iterationen sind nicht viel und du verwendest SIMPLE. Wenn du schneller konvergieren möchtest, solltest du SIMPLEC verwenden.

Bitte beachte:

• Mein Netz ist jetzt nicht optimal
  
• Hälfte vom Volumenstrom
  
• Prüfen ob Laminar in der Nadel (Re-Ausrechnen); für beide Fälle - am Besten über Bernoulli
  
• Grenzschichtauflösung wäre wohl noch sehr gut
  
• Nicht mit Upwind rechnen (zu Beginn okay aber dann auf höhere Ordnung wechseln)
  
• . . .
  

PS: Das Beispiel habe ich mit diesem Case gemacht: http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum527/HTML/000703.shtml#000003 und dazu diese STL verwendet http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum527/HTML/000705.shtml#000008

Berechnung ist mit Wasser durchgeführt; in Anlehnung auf deine transportProperties Datei.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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hey,
danke Tobi, habs jetzt zur Konvergenz gebracht! aber die Simulation konvergiert auch nur wenn die Residuen für p bei 0.01 und U 0.001 liegen...

Die Strömung in der Nadel ist aufjedenfall laminar!
Ich verstehe nicht ganz, was du mit der Grenzschichtausflösung meinst, kannst du mir das vllt noch genauer erklären
Ich rechne auch mit Wasser und die hat ja ne kinematisch Viskosität von 10⁻6 m²/s ... oder was meintest du mit der transportPropertie datei?

schönes wochenende 

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Zitat:

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Original erstellt von schingel:
hey,
danke Tobi, habs jetzt zur Konvergenz gebracht! aber die Simulation konvergiert auch nur wenn die Residuen für p bei 0.01 und U 0.001 liegen...

Die Strömung in der Nadel ist aufjedenfall laminar!
Ich verstehe nicht ganz, was du mit der Grenzschichtausflösung meinst, kannst du mir das vllt noch genauer erklären
Ich rechne auch mit Wasser und die hat ja ne kinematisch Viskosität von 10⁻6 m²/s ... oder was meintest du mit der transportPropertie datei?

schönes wochenende  

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Hi Schingel,

das mit dem transportProperties File ist okay. Wollte nur anmerken das ich nicht weiß ob deine Eigenschaften korrekt sind. Mit der Grenzschicht meine ich Layers, die deine Grenzschicht auflösen (Reibungseffekte etc.) Heißt also du solltest deine Nadel mit mindestens - meines Erachtens - mit > 12 Zellen vernetzt haben. Zudem wäre es hilfreich zu wissen ob die Simulation mit der Umwandlung der Reibung in Innere Energie getätigt wurde. Hab aber diesbezüglich kein Gefühl wie weit sich das in der Strömungsgeschwindigkeit bemerkbar machen würde.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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