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Hallo Experten,

ich (Anfänger, ANSYS classic) versuche ein thermo-strukturelles Problem mit verschiedenen Wärmequellen zu simulieren. Die Wärme wird dabei einerseits im Volumen sowie auf der Oberfläche generiert. Die Oberflächen werden durch Konvektion gekühlt. Leider funktioniert nur Wärme im Volumen ODER auf der Oberfläche. Sobald ich beide Randbedingungen definiere scheint nur die Volumenwärme zu wirken. Sind diese Randbedingungen nicht verträglich? Die Konvektion in Verbindung mit der Oberflächenwärmeerzeugung ergibt keine Konflikte, d.h. die Konvektion scheint nicht das Problem zu sein.

Gruß
soeinkaes

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Was ist Oberflächenwärmeerzeugung und wie wird sie modelliert?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Zitat:

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Original erstellt von wosch:
Was ist Oberflächenwärmeerzeugung und wie wird sie modelliert?

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Hallo Wolfgang,

ich benutzte ein axisymmetrisches Modell mit PLANE223 Elementen. Die Wärmeerzeugungsrate(n) (heat generation rate, HGEN) gebe ich unter

DEFINE LOADS -> APPLY -> THERMAL -> HEAT GENERAT

sowohl unter ON LINES als auch unter ON AREAS an (Axialsymmetrie!). Die Einheiten der eingegebenen Parameter sind dementsprechend Energie/(Zeit*Volumen) und Energie/(Zeit*Fläche).
Was ANSYS mit diesen Angaben so macht weiss ich nicht (das würde wohl die Lösung des Problems liefern). Fest steht: falls ich nur ON AREAS benutze gibts vernünftige Resultate (bezüglich der stationären Temperaturverteilung), desgleichen bei ausschliesslicher Benutzung von ON LINES. Die Ergebnisse bei gleichzeitiger Benutzung von ON AREAS und ON LINES allerdings legen nahe, dass ON LINES komplett ignoriert wird. Fehlermeldungen oder Warnungen diesbezüglich gibt es übrigens nicht :-(.

Gruß
Jürgen

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Welche physikalische Entsprechung hat die Wärmegenerierung auf der Oberfläche?
(Zwei Randbedingungen lassen sich unter Umständen mittels esurf generieren.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Zitat:

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Original erstellt von wosch:
Welche physikalische Entsprechung hat die Wärmegenerierung auf der Oberfläche?
(Zwei Randbedingungen lassen sich unter Umständen mittels esurf generieren.)

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Die physikalische Entsprechung könnte ein Brillenglas mit einer Antireflexbeschichtung sein. Die Absorptionskoeffizienten der AR-Schicht und des bulk sind typischerweise unterschiedlich und dementsprechend heizen sich diese auch unterschiedliche stark auf.

Ich schau mir gleich mal die Hilfe von esurf an, Danke.

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Die physikalische Entsprechung ergibt sich wohl erst bei der Modellbildung. Beispielsweise verwendet man bei der Struktursimulation von Schweißverfahren als einfachste Modelle solche Oberflächenwärmequellen, die die Leistung des Schweißbrenners in das FE-Modell einbringen sollen. Die physikalische Entsprechung ist dann klar: Das Integral der Leistungsdichte (oder "Wärmegenerierung") über die definierte Fläche ergibt die Schweißbrennerleistung.
Was macht ANSYS mit der aufgebrachten Leistungsdichte? Es integriert sie durch die entsprechende Elementquadraturformel und stellt somit die rechte Seite des Gleichungssystems auf. Was kann also jetzt schief laufen? Zum einen könnte die Last nicht auf das Netz aufgebracht worden sein, das kann man mit dem Befehl BFTRAN aber erwirken. Sollte die Last doch aufgebracht worden sein, so ist diese nur auf den Knoten definiert. Die Extrapolation auf die GAUSS-Punkte bringt dann aber einen großen Fehler mit sich, weshalb es so aussehen könnte, als wäre die Last überhaupt nicht da. Abhilfe kann die Vernetzung der Oberfläche mit SURF151-Elementen bringen, auf diese kann man eine flächige Leistungsdichte aufbringen.

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