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Hi,
ich muss im Rahmen einer Studienarbeit ein Akkupack konstruieren und thermisch simulieren. Die Konstruktion ist soweit abgeschlossen. Der Pack besteht aus 6 Blöcken die in 2 Reihen angeordnet sind. Außen herum befindet sich eine Hülle.
Die Packs sind sich von der Geometrie her ähnlich.
Nun muss ich das ganze in Ansys Workbench simulieren.
Dazu habe ich das CAD Model per Step in Ansys geladen. Das Model ist zum Simulieren nun aber zu groß. Daher wollte ich dann nur 1/6. der Geometrie berechnen lassen. Ich habe nun versucht das Model durch das einfügen von Symmetrien in Ansys zu verkleinern. Nun weiss ich aber nicht wie ich mit den Schnittkanten umgehen muss. Hat mir da vielleicht jemand einen Tipp, bzw. kann mir sagen wie ich mein Model sonst verkleinern kann.? 

Gruß r4dd3

[Diese Nachricht wurde von r4dd3 am 09. Sep. 2014 editiert.]

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sym_1.png sym_2.png

>>Der Pack besteht aus 6 Blöcken die in 2 Reihen angeordnet sind.
>> nur 1/6. der Geometrie berechnen lassen

So gibt es aber keine Symmetrie!
Da müsstest Du 1 1/2 Blöcke simulieren...

>>Nun weiss ich aber nicht wie ich mit den Schnittkanten umgehen muss.

Setze als Randbedingung "Symmetrie" - siehe Bilder.

Ich kenne mich nicht mit der Funktion "Periodisch" aus, aber schau doch mal in die Online-Hilfe.
Vermutlich kannst Du zunächst die zwei Reihen als echte Symmetrie auftrennen, dann die drei Zellen als "periodisch" definieren, dann die Wandung an den äußeren Zellen einbeziehen.

>>Das Model ist zum Simulieren nun aber zu groß.

Das ist eine Aussage, mit der ein außen Stehender nicht viel anfangen kann.
Kannst Du im CAD-System Details weglassen, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen? Manchmal sind Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben oder Ähnliches einfach nur Ballast...
Manchmal kann man auch komplexe Konturen glatt ziehen...
Oder versuchst Du, eine anspruchsvolle Berechnung auf einem Billig-PC mit viel zu wenig Speicher zu rechnen?
Oder was sonst bedeutet "zu groß"?

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Rainer Schulze

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Danke erstmal soweit. Habe mal meine Konstrutkion hochgeladen, dass verständlicher wird was ich meine. Entlang der Längsachse bekomme ich es geteilt. Gibt es ne möglichkeit dass ich auch die 3 Blöcke zerlege?

[Diese Nachricht wurde von r4dd3 am 12. Sep. 2014 editiert.]

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Ok, das hat soweit alles geklappt.
Habe das Modell Entlang zweier Symmetrieachsen geteilt.
Auf der Außenseite habe ich Konvektion mit der Umgebenden Luft und die Außentemperatur definiert. Muss ich nun im inneren des Blocks, an jeder Oberfläche an der Konvektion auftritt, Konvektion und Temperatur definieren? Oder merkt Ansys das irgendwie selbst?
Wenn ich das selbst definieren müsste habe ich das Problem, dass ich die Temperaturen der Oberflächen da nicht kenne. Ich kenne nur die Temperatur der Batteriezelle die als Wärmequelle fungiert.

Was mache ich an den Schnittflächen der Symmetrieebenen?

Über nen Tipp würde ich mich sehr freuen.

Gruß r4dd3

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Hallo,

dort wo Konvektion wirken soll, muss man das definieren. Wenn der der Mensch vor dem Rechner nicht weiß wo Konvektion wirkt, weiß es Ansys auch nicht. :-)
Die Oberflächentemperaturen definiert man typischerweise nicht, die ergeben sich. Man braucht die Bulk-Temperatur damit zwischen der Oberflächentemperatur und der Bulk-Temperatur ein Delta T errechnet werden kann, wodurch sich mit der Oberfläche und dem Wärmeübergangskoeffizienten (W/(m²K) ein lokaler Wärmefluss ergibt.

Bei Symmetrie braucht / darf man nichts definieren. Wenn Symmetrie wirkt, geht kein Wärmestrom an der Symmetriefläche rein und keiner raus. Das ist dann der Fall, wenn keine Randbedingung aktiv ist (Achtung bei Randbedingungen, die auf Körpern definiert sind, dort muss man dann in Kombination "isolieren").

Zur Definition der Randbedingungen: Es ist wesentlich, eine realistische Verteilung der Wärmeströme zu haben. So wie das in diesem Post beschrieben ist, ist mir nicht klar, ob alle relevanten Informationen vorliegen.
Geht die GANZE Wärmeenergie über Konvektion ins Gehäuse? Oder gibt es einen zweiten Weg, für den Wärmestrom am Gehäuse vorbei (direkte Wärmeleitung nach außen ohne übers Gehäuse, Kühlung durch Fluid, Strahlung...)? Wenn alles übers Gehäuse geht, dann hat man ja schon mal eine gute Kontrollgröße, um Alpha und Bulk-Temperatur zu verifizieren (Gesamtverluste). Wenn nicht alles übers Gehäuse geht, muss man erst mal klären, wieviel über die anderen Wege abfliessen (Temperatur der wärmeleitenden Festkörper, Temperatur des Massenstroms bzw. Kühlleistung der Fluidkühlung).

Was soll eigentlich berechnet werden? Ok, die Temperatur, aber warum?
Wenn obige Fragen zur Aufteilung des Wärmestroms nicht beantwortbar sind, müsste man mal im Rahmen einer Parameterstudie schauen, welche Kanäle (Wärmeleitung/Konvektion über Gehäuse, Wärmeleitung/Konvektion direkt, Strahlung) wieviel Leistung wohl abführen können. Ohne "Gefühl"/Erfahrung und nachjustieren der Annahmen wird die Bandbreite der berechenbaren Temperaturen aber ziemlich groß werden. Auch Temperaturen im Bereich von Schmelzpunkten von Materialien würden mich nicht überraschen (was dann heißt, dass man keine guten Vorstellungen über die wirkenden Mechanismen hat).

Viele Grüße
Christof Gebhardt

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Christof Gebhardt

CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
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Super. Danke, hat soweit alles geklappt fürs erste.
Nun möchte ich das ganze Instationär simulieren.
Die Anfangstemperaturen und Stoffwerte wie Dichte etc sind bekannt.
Wärmeübergangskoeffizienten schätze ich welche ab.
Ich möchte nun so lange abkühlen bist die Zellen von 60 auf 20 Grad abgekühlt sind, bei einer Umgebungstemperatur von -10 Grad. Gibts ne Möglichkeit dass Ansys bis zu diesem zeitpunkt simuliert?
Da ich das nicht weiß versuche ich bisher noch einfach 12 Stunden also 43200s. Ich will dann eigentlich 2 Werte pro Stunde am Ende in der Grafik sehen. Ich versuche also als Number of Steps 12, als Current Step Number 1 und als Step end Time 43200s anzugeben. Leider lassen sich die 43200s nicht eintragen.
Hat hierzu vielleicht noch jemand einen Tipp?

Gruß r4dd3

[Diese Nachricht wurde von r4dd3 am 24. Sep. 2014 editiert.]

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Ja, die Step End Time ist zu definieren. Normalerweise kann man diese Zahl dort eintragen (habe es auch gerade verifiziert). Wenn das nicht geht, stimmt was an der Definition nicht. Ist es wirkich die Step END Time? Oder vielleicht versehentlich die Step Number?

Ja, man muss das Zeitfenster schätzen und dann mal den Temperaturverlauf anschauen, ob zu kurz oder zu lang.
Für eine genaue Analyse die Zeitschritte aber nicht zu grob wählen. insgesamt 24 scheinen mir zu wenig. Autotimestepping verwenden, mit feinem Stepping insbes. für den starken Gradienten am Beginn.

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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Untitled.jpg

Hab das mal Hochgeladen. Ich glaube die Eingaben links müssten stimmen. Nur die Tabelle rechts irritiert mich. Warum ist bei Step1 die Endtime 43200?

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Weil 4320 Steps definiert wurden.
Der erste (so steht es da) hat die Endzeit 43200.
Die Folgeschritte wurden nicht definiert, deshalb zählt ANSYS automatisch jeweils 1s hoch. Deshalb ist Schritt 2 = 43201 usw.

Besser: Nur EINEN Step definieren, den Rest über Substeps machen (wie ja schon definiert).
Die Loadsteps braucht man dann, wenn sich an der Lasthistorie was ändert (Power ein/aus usw).
Wenn es "nur" um die zeitliche Auflösung geht, geht das mit Substeps effektiver zu definieren.

Kurz: die 4320 durch 1 ersetzen.

Viel Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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Beeeesten Dank!
Funktioniert alles. Manchmal kann die Lösung noch so einfach sein, aber man kommt trotzdem nicht darauf.

Gruß r4dd3

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Rein interessehalber:
Geht die ganze Verlustleistung ins Gehäuse?
Wenn nein, wie wird dieser Anteil ermittelt/verifiziert?

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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Die Gesamte wärme soll an die Umgebung abgegeben werden. Von den Zellen ans Gehäuse und von dort aus an die Umgebung.
Den Wärmestrom würde ich gerne noch berechnen. Ist aber noch eine Baustelle.
Aber falls du da eine Idee hast  

(Den Zellen habe ich nun als interne Wärmequelle vorgesehen)

[Diese Nachricht wurde von r4dd3 am 29. Sep. 2014 editiert.]

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hmm, die Temperaturen und alphas verwirren mich immer noch.
Ich kenne definitiv die Zellen- und Umgebungstemperatur.
Um Konvektion zu definieren, brauche ich die Alphas und Temperaturen. Da die Geometrie nicht all zu einfach ist, schätze ich bisher die Alphas ab. Temperaturen leider auch. Gibts ne Möglichkeit diese irgendwie berechnen zu lassen?

Außerdem wäre es cool, wenn ich irgendwie den Wärmeverlust, also den Wärmestrom, der das Pack verlässt, bestimmen könnte.

Wie führe ich ne Parameterstudie durch?

@Christof Gebhardt: Gutes Buch (Praxisbuch FEM mit Ansys Workbench), aber ich brauche mehr zu thermischen Vorgängen    

Vielleicht kann mir da noch mal jemand auf die Sprünge helfen.

Gruß r4dd3

[Diese Nachricht wurde von r4dd3 am 16. Okt. 2014 editiert.]

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Hallo,

den Wärmestrom kann man bestimmen, indem man die Reaktion berechnet (Randbedingungen per Drag + Drop auf Lösung ziehen, Ergebnis aktualisieren lassen).
Naja, die Temperatur der umgebenden Luft sollte man schon kennen, sonst wird das Raten schon sehr weite Interpretationsspielräume ergeben.
man kann sie natürlich auch berechnen lassen, dann muss man aber trotzem irgendwo die Temperatur mal festlegen, dazu dann noch die Strömungsbedingungen.

Die Parameterstudie macht man wie in der Mechanik, also die "P"-Box vor der Zahl anklicken, sowohl bei der Eingabe als auch bei den Ergebnissen.
Wie man aus einer normalen Analyse, eine parametrische macht, sieht man hier (zwar an der Mechanik, aber das ist ja gleich):
https://www.youtube.com/watch?v=Flrta8mxJZI&list=UUCcw6J-WJPK2cDNbIkDoFjw
Falls die Strömung mit berücksichtigt werden soll, hier schauen, in Icepak läuft die Parametrisierung über zu vergebende Variablennamen:
https://www.youtube.com/watch?v=zAhyuj5fJ8Y

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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"den Wärmestrom kann man bestimmen, indem man die Reaktion berechnet (Randbedingungen per Drag + Drop auf Lösung ziehen, Ergebnis aktualisieren lassen)."
Du meinst "Total Heat Flux" auf "Solution" ziehen und damit berechnen?

Ja das mit den Temperaturen ist etwas doof. Ich kanne halt nur die Lufttemperatur eine kalten Winternacht und die Temperatur die die Zelle zu Beginn haben soll.

Gruß r4dd3

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  uff bin ich doof. Die Funktion habe ich die ganze Zeit gesucht.
Der Wärmeverlust lässt sich tatsächlich, wie du ja gesagt hattest, einfach per drag & drop bestimmen. Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht.

Eine letzte Frage habe ich nun noch. Ich habe in dem Model Symmetrien definiert. Die Konvektionen dann auf die Flächen bezogen, die nach dem Schneiden (aufgrund der Symmetrie) übrig geblieben sind.
Bezieht sich der Wärmeverlust dann auf die geschnittene Fläche oder auf die Gesamtfläche des Originalkörpers?

Gruß r4dd3

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