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Hallo,

ich will eine Thermalanalyse mit Ansys durchführen, speziell Strahlung. Es geht um einen Körper im Weltall. Ich habe es mit dem Shell57 Element, Matrix50 und einen Space Node (für die Umgebungstemperatur 3K) probiert aber ich bin von den Ergebnissen nicht überzeugt. Zuerst will ich eine steady-state Analyse und dann eine transiente durchführen.

Kann mir jemand helfen?

danke

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kann man ein paar Informationen zum Model haben, Abstrahlflaeche und Form des strahlenden Koerpers, Emissionskoeffizient, Temperatur am Spacenode. In wie fern entspricht das Ergebnis nicht den Erwartungen?

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Gruss,
Frank Exius
IFE Deutschland
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sorry, ja klar, man kann

Es handelt sich um nen Würfel, 0.1x0.1x0.1m, Emis=0.65, c=1600; Dens=2100
(es handelt sich um eine Sonnensynchrone Bahn mit einer Orbitdauer von 90min)
Analysiert werden sollen zwei Umlaufbahnen um die Erde. Die ersten 60min in der Sonnenphase (hier kommt von vorne, z.b. Y=0.1 die Solarstrahlung 1371W/mxm, von unten dann Albedostrahlung 470W/mxm, z=0, Erdeigenstrahlung 237 W/mxm bei z=0)
nach 30 min taucht der Körper in den Schatten (hier nur noch die Erdeigenstrahlung)
Über die gesamte Orbitdauer gilt Umgebungstemperatur von 3K
Meine Berechnung der ersten Aufwärmung in der Sonnenphase hat ne Temperatur von ca. 4°C ergeben, was nicht richtig ist
Ich habe sehr lange mit der Verbindung von dem Knoten, der ausserhalb vom Körper liegt und die 3K darstellt, mit dem Körper gekämpft, und  bin mir nicht so sicher ob ich die richtige Lösung gefunden habe (ich habe nach dem modellieren "aslv, esurf, alls" eingegeben)
Dann habe ich einfach, auf die o.g. Flächen die Strahlung definiert.

Ich schreibe jetzt schon "Danke, danke, danke",

schönen Abend

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da sich die Koerper relativ zueinander bewegen die Frage - wie das gehandhabt ist,
da nur eine gekoppelte mechanisch-thermische Rechnung dem (in expliziter Weise) Rechnung traegt,
auch wenn man nur den Wuerfel als beweglich betrachtet - bspw:

1. Schritt - Kinematik (mechanisch) der Bewegungen mit geeignetem Zeitschritt -
2. Schritt - Radiationsrechnung (thermisch) in aktueller Koerper-Orientierung/Position

- naechster Bewegungsschritt - naechster thermischer Schritt usw, bspw fuer einen Zyklus.

Im folgenden
Hinweise nach Thermal Analysisguide als Checkliste. Vielleicht faellt damit schon etwas evtl. unterlassenes auf.
Details, auch zu den angegebenen Kommandos, siehe Online-Dokumentation:

Spacenode - dient Waermeaufnahme anderweitig nicht durch vorhandene Flaechen aufgenommener Waerme. Position prinzipiell gleichgueltig.

SHELL57 Orientierung - Flaechennormale nach aussen, vom Koerper weg.
Nach ASLV sollte ein NSLA folgen. Dann ggf. TYPE Kommando um korrekte Elementtyp-Nummer fuer ESURF zu aktivieren. ESURF ausfuehren.

Erzeugung Radiationsmatrix in /AUX12

ESEL,S,TYPE dann NSLE
  um die entsprechenden SHELL57 Elemente und deren Knoten fuer die 
  Radiationsmatrix-Generation zu selektieren.

GEOM - Deklaration Geometrietyp 2D bzw 3D
STEF - Stefan-Boltzmann Konstante in konsistenten Einheiten.
        In SI Einheiten W/m^2/K^4
VTYPE - Deklaration hidden/non-hidden Radiationsmethode - 
         Erhoehung Praezision Radiations-Kalkulation ggf via NZONE
         Parameter. Empfehlungen bzgl hidden/non Methode siehe
         Thermal Analysisguide.
SPACE Angabe der Spacenode-Knotennummer
WRITE schreiben Radiationsmatrix als File filename.SUB

ALLS reselektiere alle Elemente, Knoten.

Benutzung Radiationsmatrix. Aufbringen Randbedingung Spacenode

in /PREP7 Elementyp MATRIX50 definieren und mit TYPE fuer Elementerzeugung aktivieren.
Die vorher in /AUX12 erzeugte Radiationsmatrix mittels SE Kommando einlesen/definieren.

Wechsel in Solution Prozessor /SOLU
Spacenode Randbedingung festlegen, typischerweise mit D Kommando, applizierend Temperatur [3K].

Weitere Analyse Settings steady-state, transient - u.a. nicht
Radiationsmatrix spezifisch Angaben, siehe Thermal Analysis Guide.

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Frank Exius
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Selbstzitat: '..da nur eine gekoppelte mechanisch-thermische Rechnung dem (in expliziter Weise) Rechnung traegt..'

Gekoppelt bedeuted, das die jeweilige Lage der strahlenden und absorbierenden Objekte zueinander im zeitlichen Verlauf abgebildet werden muss, da dies natuerlich die Strahlungsverhaeltnisse und damit den zeitlichen Waermeaustausch der beteiligten Flaechen und die Temperaturverteilung je Koerper bestimmt.

Also nicht gekoppelt im Sinne der ANSYS Definition Kopplung - bei der damit ein Lasttransfer von einem physikalischen Effekt zum Anderen realisiert wird.
Bspw Temperatur aus thermischer Analyse transferiert nach mechanischer Analyse zwecks Ermittlung thermisch induzierter mechanischer Spannung.

Sondern Kopplung im Sinne korrekter kinematischer Zuordnung Objekte zueinander waehrend Ablauf der Waermetauschvorgaenge.

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Vielen Dank für die Antwort

Ehrlich gesagt dachte ich dass es einfacher ist (aber trotzdem immernoch noch im gewissen Rahmen richtig) wenn mein Körper fest im "Raum" steht und die Lasten (Strahlung) nach den verschiedenen Phasen ein bzw. ausgeschaltet werden. 
Die Lasten habe ich direkt auf die Oberfläche des Körpers definiert.
Ist diese Lösung sehr falsch?

Gruß

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einfacher sicher. Kommt darauf an wozu das Model dient: zu Uebungszwecken, Prinzipstudie, Realitaetscheck o.a.

Wenn man fix rechnet und 'ein/ausschaltet' ist's uebersichtlich. Man bekommt aber die unterschiedlichen Einstrahlwinkel zu den Flaechen und Wechsel aktuell beaufschlagte Flaechen, damit veraenderte Waermeleistung nicht mit hinein. Frage ist natuerlich wieviel dies ausmacht, haengt von den Zeiten, Bewegungen ab.

Bevor man sich hinsichtlich Modellierungsstrategie festlegt, sollte man u.a. auch darueber 'reflektieren', in wie weit die tatsaechlichen Zahlen zu Emissivitaeten abgesichert sind:

- Planet mit, Stern/Satelit ohne Atmosphere
- ggf temperaturabhaengigkeit Emissivitaet - nur mit Radiosity Method
- ggf spektraler Anteil Wellenlaengen an Gesamtspektrum eines 
  Strahlers: mittels spezieller Software

weiter sind, wie schon angesprochen, die Empfehlungen zu 'hidden'/'non-hidden' Methode im Kontext Radiations Matrix zu beruecksichtigen. Oder alternativ Einsatz Radiosity Methode, oder auch Model mit LINK oder alternativ SURF Element nach 'Thermal Analysis Guide' erwaegen.

Um Ergebnisse der verschiedenen Methoden gegenueberzustellen braucht man ein Referenzbeispiel, Zeit, einen Plan den man Schritt fuer Schritt verfolgt. Damit zu Einblick, Impulsen fuer Verfeinerung - bei befriedigendem Ergebniss, definitive Wahl Methode. Dann ggf Parameterstudie, Optimierung 'Wuerfel'.

Soweit zur 'Theorie der Modellierungsstrategie'. Unter Zeitdruck als Student ist 'ein/ausschalten' ggf keine schlechte Route. Wenn's denn Realitaetscheck sein soll wird's aufwendiger.

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Frank Exius
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es soll ein Realitätscheck sein, als Student unter Zeitdruck
Ich hätte ca. zwei Wochen für die Analyse

Die Emissivität ist konstant,
Es ändern sich einzig die Solar-, IR-Konstanten je nach Jahreszeit
Ich dachte aber in diesem Fall die "worst cases" zu analysieren

Wichtig für die Analyse ist die Temperaturverteilung im Körper um mit der thermalen Kontrolle reagieren zu können (falls z.B. bei empfindlichen Komponenten die Gefahr der Unterkühlung besteht)

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da wuerde ich beim ein/ausschalten bleiben und die vereinfachenden Annahmen entsprechend in der Arbeit benennen, resultierende Konklusionen beschreiben. Zwei Wochen sind zwei Wochen, wenn man zum ersten Mal FEM praktiziert ist ein substantieller Teil der Zeit ohnehin fuer's Einarbeiten/lesen notwendig.

Sicherstellen das Entfernungen, Massen, Abmessungen, Stoffwerte korrekt, thermische SI-Einheiten konsistent sind. Bei transienter Betrachtung SOLCONTROL,ON.

Welches Studienfach ist das - Astronomie/Astrophysik/Mathematik, Maschinenbau/Aeronautik, anderes ?

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Hallo,dank Ihrer Hilfe konnte ich meine Fehler korrigieren. Allerdings  klappt es mit dem space node noch nicht so ganz. Beim dem SE Kommando verschiebt das System den Knoten in den Ursprung, wo die erste Koordinate des Körpers definiert ist (Error:Superelemnt node 1 replaces previously defined node 1).
Meine Eingabe für die Verbindung des space node war:
aslv,s,1
nsla,s,1
type, 2
esurf
alls

Ich habe auch folgendes an Infos gefunden:radiating surface mesh of SHELL57 or Link32 elements must match (node for node)the underlying solid element mesh.
muss ich nun bei über 1300 Knoten jeden einzeln vernetzen??

Gruß

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SHELL57 or Link32 elements must match (node for node)

fuer SHELL57 mit ESURF muessen alle Knoten der betreffenden Radiationsflaeche selektiert sein,
fuer LINK32 alle Knoten der betreffenden 2D-Kante die die Radiationsflaeche raepraesentiert,
sonst Ergebnisfehler. Bspw wenn eine Flaeche eines Wuerfels mit SHELL57 belegt werden soll
muessen durchgaengig alle Knoten die in dieser Oberflaeche liegen selektiert sein, fuer ESURF.

Superelemnt node 1 replaces previously defined node 1)

- trat hier auf bei Modelbildung mittels Inputfile.
  (einlesen Kommandos von File mittels /INPUT).

- statt dessen Benutzung GUI, menu-basiert interaktiv definierter 
  Spacenode, Radiationsmatrix, Superelement:
  Respezifikation Spacenode, sowie Radiationsmatrix-Setting /AUX12,
  anschliessend SE in /PREP7 - damit sollte Effekt/Meldung entfallen

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Frank Exius
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