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cfd.jpg

Guten Abend zusammen,

ich bin neu im Forum, deshalb möchte ich allen erstmal "Hallo" sagen.

Ich muss im Rahmen meiner Doktorarbeit in ANSYS 11.0 mit CFD ein Profil einer Rohströmung bei niedrigen Drücken
simulieren (60 Pa) und bin leider ANSYS-Neuling.
Die Rohströmung geht mit verschiedenen Geschwindigkeiten von 0,001 m/s bis 1000 m/s durchaus turbulent
durch ein Rohr mit dem Innendurchmesser 46 mm und der Länge 60 mm (physikalische Gaseigenschaften sind bekannt!).

Ich habe das Problem, dass ich nicht weiß, wie ich die Niederdruckbedingungen und die Turbulenz (muss ich die extra vorgeben, oder reicht es, wenn ich die Gasgeschwindigkeiten mit den physikalischen Parametern vorgebe?) in mein FE-Modell einbaue. Versucht habe es wie im Anhang abgebildet. Die Roten Pfeile sind die Gasgeschwindigkeiten. Ich habe
die Gasgeschwindigkeit beim Rohreintritt (linke vertikale Linie) ungleich 0 gewählt, alle anderen
Geschwindigkeiten sind 0. Den Druck habe ich auf den Rohraustritt (rechte vertikale Linie, grüne Pfeile)
gelegt.

Die Berechnung der Simulation läuft durch, nur verändern sich die Ergebnisse nicht, wenn ich den Druck ändere,
den ich (bisher) dem Rohraustritt übergebe.

Kann mir jemand sagen was ich falsch mache? Der Druck scheint in meiner FE-Simulation keine Rolle zu spielen.
Wie kann ich ihn relevant machen?

Für Eure Antworten danke ich Euch vielmals

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Hi Sandik,

ob Turbulenz vorliegt kann durchaus geprüft werden, indem du einfach mal die Reynoldszahl Re ausrechnest. Dein Rohr ist auch ziemlich simpel, von daher kann man das mit Hilfe des hydraulischen Durchmessers D_h und dem benetzten Umfang U_h tun. Dann hättest du schonmal grob eine Vorstellung, bei welchem Druck es u.U. turbulente Erscheinungen gibt. Soweit ich gesehen habe simulierst du mit Flotran oder?
Ich würde an deiner Stelle auf CFX umsteigen. Flotran ist sicher nicht schlecht, CFX hat jedoch mehr Möglichkeiten! Das Netz kannst du auch in ANSYS-MEchanical erstellen und dann einfach an CFX übertragen- so hast du als CFX-Neuling keinen Ärger mit der NEtzerstellung!

Hoffe, das hilft erstmal!

Grüße,
Thomas

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-Das Leben ist ein Hilbertraum-

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Hi und vielen Dank für die Antwort.

Ja, ich arbeite mit Ansys Flotran CFD, wo muss ich den CFX einstellen? Wir haben nur die Research-Version, sodass ich Mechanical nicht nutzen kann (bestimmt ne blöde Fragen, aber was soll's, ich bin halt neu in ANSYS).

Für mich stellt sich jedoch immernoch die Frage wie ich die Druckbedingungen (60 Pa) im Rohr definiere.

Der Gasfluss, dessen Geschwindigkeit ich bereits über Stokes und Hagen-Poiseulle ausgerechnet habe, fließt bei einem konstanten Druck von 60 Pa (0,6 mbar) im Rohr durch das Rohr.

Wie sage ich Ansys, dass ein Druck von 60 Pa im Rohr herrscht?

Gruß

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CFX findest du  nicht in Flotran, sondern das ist ein eigenständige Programm, welche auch in den Academic Research Lizenzen inbegriffen sein sollte!

Wichtig- CFX kann keine 2 D Simulationen rechnen, du solltest also dein Probelm zumindest mal 2,5 D bzw. als roationssymmetrischen Aufbau formulieren. Die Druckbedingung am Rohreinlass ist eine Inlet- RB, die du mit einem Druck (static/realtiv/etc.) definieren kannst. Alle anderen RBs sind z.B. Auslass (Outlet), Wall, Symmetry, etc. Da solltest du dann einfach mal die Hilfe von CFX bemühen.

Grüße,
Thomas

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-Das Leben ist ein Hilbertraum-

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Hi, vielen Dank für die Antwort.

Ich komm einfach nicht weiter, jedes Mal, wenn ich eine Berechnung starte kommt was anderes raus. Ich änder nicht mal goß die Randbedingungen, aber es kommt bei fast jeder Widerholung der Rechnung was anderes raus.

Ich habe jetzt die Reference-Conditions wieder auf 101325 Pa und die In-/Outlet-PRES auf 60 Pa gestellt. Aber nix, es kommt bei 3 Berechnungen mit denselben RB 2 mal was anderes raus (unfassbar!).

Dabei sieht das Problem gar nicht so schwer aus.

Gruß und vielen Dank nochmal für den Beistand!

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Wenn bei 2 Rechnungen mit denselben Bedingungen etwas andere als Lösung entsteht, dann stimm irgendetwas überhaupt nicht. Das mit dem Referenzdruck ist eine Variante. DEn kannst du mal auf Athmosphärendruck stellen oder eben auch 0 Pa. Dann am Einlass 60 Pa legen und am Auslass als Auslass definieren und dort 0 Pa anlegen, dann sollte es sich doch beim geeigneten Fluid eine Strömung ausbilden oder??

Stimmen die anderen Randbedingungen z.B. die Wandbedingung? Wie sieht das Netz aus? Gibt es Symmetriebedingungen etc. Das mal posten oder den APDL-Schnipsel, ansonsten macht das keinen Sinn!

Grüße,
Thomas

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-Das Leben ist ein Hilbertraum-

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inlet.jpg wall.jpg inlet-outletpres.jpg

Hi,

anbei Screenshots der von mir versuchten Simulation.
Das Mesh ist ein Tri mapped Mesh.
Symmetriebedingungen habe ich nicht definiert, das Rohr ist
mit seinen Maßen komplett dargestellt (alles Einheiten im SI-System).

Eine Sache vielleicht noch zur Klärung. Der Druck im Rohr wird durch ein
Pumpensystem auf 60 Pa gehalten, der Druck ist also Konstant, selbst wenn die Strömung
einfließt.

Gruß

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und was kommt raus??

Also ich meine, konvergiert die Lösung, gibt es Fehlermeldungen??

Im Rohr herschen also 60 Pa konst. ? Aber es strömt Fluid in das Rohr ein oder? Das müsste sich ja der Druck auch ändern...

Dann stimmt mit deinen Randbedingungen etwas nicht....

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-Das Leben ist ein Hilbertraum-

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Hi,

mal Divergiert die Lösung, mal nicht. Das kommt auch darauf an, ob ich bei den wiederholten Analysen an einem neuen
Ort speichere oder nicht. Überwiegend konvergieren die Lösungen.

Aber nochmal zu Thema konstanter Druck. Ich habe am Rohrende ein Regelventil, das den Druck in einem Bestimmten Massenflussbereich
konstant halten kann.

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Wenn ich mich richtig erinnere, müssen bei Flotran die Ergebnisdateien des vorigen Laufes gelöscht werden, wenn eine neue Rechnung gewünscht wird, sonst baut die Rechnung auf der vorigen Lösung auf.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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target-plain-meshed-50-40-2-param-atm.jpg loads.jpg vector.jpg

Guten Morgen zusammen,

vielen Dank für die Tipps. Ich habe jetzt 2 neue Rechnungen mit unterschiedlichen Referenzdrücken (1. 1 atm, 2. 60 Pa (Ergebnisse im nächsten Post) durchgeführt und jedes Mal ANSYS geschlossen und sämtliche Ergebnisfiles gelöscht.

Die Folgenden Bilder sind Screenshots der Simulation bei 1 atm (101350 Pa)
Bild 1 zeigt das Mesh.
Bild 2 zeigt die Loads, die ich der Geometrie übergebe (rot die Geschwindigkeiten, grün die Drücke, die ich im sich öffnenden Fenster ohne Eintrag lasse)
Bild 3 zeigt den sich ergebenden Vector Plot.

Hier meine Fragen dazu:

Reicht es, wenn ich dem Modell einen Referenzdruck übergebe (bei FLOTRAN SET UP-Flow Environment-Ref Conditions, und dann wie in Bild 2 die Drücke auf alle Wände ohne Eintrag setze, oder muss ich die Drücke noch anders definieren?

Hat jemand eine Erklärung dafür, warum die Vektoren in Bild 3 über die Geometrieberandungen hinausgehen (soll das so sein, oder ist das eine Fehleinstellung)?

Vielen Dank für den Beistand (beruhigt mich zu wissen, dass es Leute gibt, die Ahnung haben!).

Gruß

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vector.jpg

und hier nun der Vector Plot bei 60 Pa (über Ref Conditions eingestellt). Zuvor alle Ergebnisfiles gelöscht!
Das Mesh sieht so wie zuvor aus, die Loads wurden wie oben übergeben. Nur der Referenzdruck wurden bei den Ref Conds.
von 101350 Pa auf 60 Pa reduziert, sodass sich doch was ändern müsste. Aber es ändert sich nix.

Ich verstehe es einfach nicht, was mach ich bloß falsch. Es ist echt zum Haareraufen.

Hat jemand einen Tipp, ich fürchte, dass es an der Definition der Druckbedingungn liegt.

Gruß

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Bild1.jpg Bild2.jpg Bild3.jpg

Hi zusammen,

also, ich habe das Problem jetzt mehr oder minder befriedigend in den Griff bekommen, vielen Dank für die Hilfe.

Allerdings habe ich jetzt ein anderes Problem (wen wundert's?).

Ich habe jetzt meine Geometrie verändert (Bild 1) und jetzt von von der laminaren Lösung auf die turbulente Lösung umgestellt
(wie ihr in Bild 2 sehen könnt). Die Lösung läuft für seeeehr kleine Gaseintrittsgeschwindigkeiten (0,001 m/s bis 1 m/s) ohne Fehlermeldung durch.
Wenn ich die Geschwindigkeit nun auf 2 m/s erhöhe, dann bekomm ich bei der Lösung eine Fehlermeldung, dass die Lösung divergiert (Bild 3).

Kann mir jemand sagen, was ich hier mal wieder falsch mache?

Die turbulente Strömung tritt bei mir (lt. Berechnung der Re-Zahl) auf, sodass ich Turbulenzen auf jeden Fall betrachten sollte.

Vielen Dank und liebe Grüße

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