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Hallo,

bei der Berechnung mit Wandstrahlung mit dem Solver "buoyantPimpleFoam" (gilt natürlich auch für "chtMultiRegionFoam") ist mir aufgefallen, dass die errechneten Wandtemperaturen nicht ganz nachvollziehbar sind. Zur Illustration habe ich ein einfaches 2D-Modell erstellt (siehe Abb01). In der Mitte befindet sich ein Objekt, dessen linke Wand (hot) eine Temperatur von 1000 K hat. Alle anderen boundaries sind kalte Wände (walls).

Meine Einstellung für die Temperatur ist folgende:

Code:

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dimensions      [0 0 0 1 0 0 0];

internalField   uniform 300;

boundaryField
{
    walls
    {
        type            externalWallHeatFluxTemperature;
        kappa           fluidThermo;
        kappaName       none;
        thicknessLayers (0.1);
        kappaLayers     (0.05);
        h               uniform 10.0;
        Ta              uniform 300.0;
        value           uniform 300.0;
Qr Qr;
        relaxation      0.01;
    }

    hot
    {
        type            fixedValue;
value uniform 1000;
    }

    frontAndBack
    {
        type            empty;
    }
}

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Damit die Wände sich gegenseitig anstrahlen können, habe ich die Randbedingung "Qr   Qr" gesetzt.
Die RB "relaxation" habe ich auf 0.01 gesetzt, da es sonst zum Programmabbruch kam.

Bei radiationProperties wurde das Modell fvDOM ausgewählt, ohne Strahlung auf das umgebende Medium (absorptionEmissionModel none).

Die Einstellung in IDefault war folgende:

Code:

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boundaryField
{
    ".*"
    {
        type            greyDiffusiveRadiation;
        T               T;
        emissivityMode  lookup;
        emissivity      uniform 0.9;
        value           uniform 0.0;
    }
    frontAndBack
    {
        type            empty;
    }
}

---

Da "walls" so eingestellt ist, dass es einer isolierten Wand entspricht, ist nun anzunehmen, dass die "walls" relativ schnell eine höhere Temperatur aufgrund der Strahlung von "hot" erreichen müßten, was es in einem eingeschränkten Maße auch tut.

Nun kommt es aber zu der Ungereimtheit, die für mich nicht ganz erklärbar ist.

Die heiße Wand "hot" strahlt nach links (Abb02) auf die linke Wand "walls". Die Temperatur dieser Wand steigt wie erwartet an (Abb03). Jetzt müßte auch die linke Wand Wärmestrahlung an die Umgebung abgeben, was man an ILambda_10_0 (ist in diesem Fall nach rechts ausgerichtet), erkennen sollte (Abb04). Wie in Abb04 ersichtlich, ist aber keine Strahlung nach rechts erkennbar und somit bleibt auch die Wandtemperatur (Abb03) auf der rechten Seite kalt. Die Abbildungen zeigen die Situation nach 10 Sekunden.

Die Berechnungen wurden mit unterschiedlichen Parametern ausgeführt, es hat sich aber an dem Ergebnis nicht viel geändert.
Erst als ich die Berechnung unterbrochen und ab den letzten Zeitordner weitergerrechnet habe, konnte ich feststellen, dass dieser Effekt, den ich mir erwartet habe, eingetreten ist. Die Wandtemperaturen haben sich entsprechend Abb05 eingestellt und auch das entsprechende ILambda (Abb06) scheint jetzt richtig zu sein. Aus irgendeinen Grund übernimmt das Programm bei der Berechnung der Strahlungswerte nicht die aktuelle Temperatur und wird somit nicht aktualisiert.

Liegt es daran, dass ich nun irgendwelche Parameter nicht richtig eingestellt habe, oder ist es ein programminternes Problem ?

Grüße
Herbert

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Abb01-06.zip

Hi,

ich hab mal aufgeräumt. Interessante Erkenntnis. Sollte ich Zeit haben schau ich mir das an. Ein Case wäre von Nutzen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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testcase.tar.gz

Hallo,
anbei ein testcase.

Grüße
Herbert

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Hallo Herbert,

ich hab mit Strahlung noch nie was gemacht (zumindest nicht mit den Modellen in FOAM) aber das fvDOM scheint nicht geeignet zu sein. Informiere dich doch mal über folgendes: viewFactor

View Factor

Es scheint mir genau das zu sein, dass du suchst, da diese Methode abgeschirmte Surfaces beachtet etc.
Möglicherweise geht auch fvDOM aber da ich da keine Erfahrung hab und keine Zeit habe, mir den Code anzuschauen würde ich erstmal  das probieren. Es kann durchaus sein, dass ich hier allgemein falsch liege 

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo Tobias,

ich hab nun deinen Vorschlag umgesetzt und das Beispiel mit viewFactor berechnet. Das Ergebnis sieht recht gut aus. Im Vergleich zu fvDOM sind die Ergebnisse sehr ähnlich, unter der Voraussetzung, dass bei der Berechnung mit fvDOM die Werte aktualisiert werden (wie oben beschrieben). Mit fvDOM kann man also Oberflächenstrahlung genauso berechnen, jedoch mit der genannten Einschränkung.

Viele Grüße
Herbert

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Zitat:

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Original erstellt von tauby:

Die Berechnungen wurden mit unterschiedlichen Parametern ausgeführt, es hat sich aber an dem Ergebnis nicht viel geändert.
Erst als ich die Berechnung unterbrochen und ab den letzten Zeitordner weitergerrechnet habe, konnte ich feststellen, dass dieser Effekt, den ich mir erwartet habe, eingetreten ist. Die Wandtemperaturen haben sich entsprechend Abb05 eingestellt und auch das entsprechende ILambda (Abb06) scheint jetzt richtig zu sein. Aus irgendeinen Grund übernimmt das Programm bei der Berechnung der Strahlungswerte nicht die aktuelle Temperatur und wird somit nicht aktualisiert.

Liegt es daran, dass ich nun irgendwelche Parameter nicht richtig eingestellt habe, oder ist es ein programminternes Problem ?

Grüße
Herbert

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Du meinst das hier? Kannst du nochmals diskret formulieren welche Felder nicht aktualisiert werden? Dann kann ich das mal im Source-Code anschauen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Qin wird nicht aktualisiert.

Grüße
Herbert

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Hi Herbert,

kannst du das ganze nochmals mit der neuesten FOAM-dev Version prüfen.
Scheint so als wäre es gefixed worden. Hab auch n BUG Report gesehen. Wäre sehr nett, wenn du das testen könntest und wenn dann die korrekten Ergebnisse rauskommen, wüsste ich Bescheid ansonsten würde ich nämlich einen Bug-Report machen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo Tobias,

mit der Version OpenFOAM-dev kommen jetzt korrekte Ergebnisse heraus, scheint jetzt in diesem Punkt zu funktionieren.

Bei weiteren Berechnungen mit viewFactor ist mir aber nun aufgefallen, dass die Strahlung auf das umgebende Medium wie bei P1 und fvDOM-Modell anscheinend nicht berücksichtigt wird. In radiationProperties habe ich absorptionEmissionModel auf "constantAbsorptionEmission" gesetzt und für "absorptivity" und "emissivity" einen Wert > 0 eingegeben. Meiner Meinung nach müßte dies wie bei P1 und fvDOM auch hier genauso funktionieren, oder ?

Grüße
Herbert

[Diese Nachricht wurde von tauby am 21. Nov. 2016 editiert.]

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Hallo Herbert,

ich schimpf mich jetzt mal als OpenFOAM Experte und C++ Mensch aber bezüglich Strahlung kann ich keine Aussage treffen. Ich bin da einfach nicht in den Modellen drin. Da es aber jetzt ein neues Problem ist, setzt ich das Thema hier mal auf gelöst. Falls du andere Dinge noch diskutieren möchtest, gerne in einem anderen Thread.

Grüße Tobi

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo,

nachträglich ein paar Infos.
Das Problem aus dem Ausgangspost ist meiner Meinung von Anfang an im fvDOM von Standard OF drin gewesen.
Allerdings nicht als Bug, sondern wie ich denke in, nicht ungewöhnlicher, minimalistischer Implementierung.
Ursprünglich sollte die Strahlung nämlich nur Wärme abführen, z.B. bei einer Verbrennung. In solchen Fällen war es offenbar egal was die Strahlung im Farfield macht. Zumindest ist das unsere Erklärung. fvDOM haben wir in unserem HELYX schon lange gefixt und schneller gemacht und es ist unser Standard-Strahlungsmodell.

Bei Viewfactor (oder eher korrekt "Surface to Surface / S2S") gibt es keine Interaktion zwischen Strahlung und Medium. Das liegt in der Methode (die dadurch schneller ist als fvDOM). S2S ist also nur für transparente oder "non participating" Medien tauglich.

Gruß
Thomas

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Helyx-OS - Frei verfügbares GUI für OPENFOAM

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Hey Thomas,

sehr schöne Ausführung. Du solltest hier öfter dein Wissen weitergeben 

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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