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Imbalances.png

Hallo,

ich berechne mit Ansys CFX die Wärmeabgabe eines Gehäuses an seine Umgebung. Dafür habe ich innen das Gehäuse und außen herum den Fluid (Luft). Das Fluid wird außen mit einer Opening Randbedingung definiert.

Betrachte ich die "Imbalences" per Monitor konvergieren alle gegen null, nur die P-Mass des äußeren Fluides spring zwischen +100% und -100%. Woran könnte das liegen? Ich habe dafür keine Erklärung und würde mich über Antworten freuen.

Vielen Dank im Voraus.

Grüße, Gilli.

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Keiner eine Idee?

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Könntest Du eine Skizze des Modells anhängen? Bitte alle Randbedingungen sauber beschreiben. Ich habe bereits eine Vermutung...

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Randbedingungen.PNG

Hallo an-rushin,

im Anhang findest du das Modell mit angetragenen RB. Das Modell ist aufgrund von Symmetrie in der Mittelebene geschnitten. Außen herum und innerhalb des Kameragehäuses befindet sich der Fluid (zwei einzelne Körper - ideales Gas (Luft)).
Es ist eine Platte an die Kamera angebunden. Beides aus Aluminiumlegierung.

Mittlerweile bin ich der Meinung, dass es ein normaler Effekt ist. Es liegt wahrscheinlich daran, dass dem Modell kein definierter Massestrom zugeführt wird, da der Fluid an allen Flächen mit einem Opening definiert ist (außer der Symmetriefläche).

Deiner Vermutung würde mich sehr interessieren.

Vielen Dank.

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Ok. Ich dachte an etwas ausführlichere Beschreibung der RB (welche sind am Gehäuse angebracht, sind das Wärmeströme oder Temperaturen, sind Wärmeübergangskoeff. an Aussenwand des Gehäuses usw.), aber ich versuche die Aufgabe gedanklich zu vervollständigen.
Also, das Fluid im Gehäuse hat keine Interface zur Aussenströmung, aber auch die Aussenströmung hat keine RB, die Massenbilanz ermöglichen (typischerweise massflow+pressure outlet, velocity inlet+pressure outlet, in CFX-Sprache massflow+opening pressure). Darum folgende Empfehlungen:

1. Fluid im Gehäuse brauchst Du nicht, einfach Zellen im Gehäuse löschen. Anderenfalls kannst Du keine RB am Gehäuse anbringen. Genau das bringt die Massenbilanz durcheinander.
2. Um das Fluid ums Gehäuse rechnen zu können, die Gravitation zuschalten, die Konti-Gleichung abschalten. Medium auf ideal-gas setzen nicht vergessen.

Viel Spass, das sollte gut gehen 

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Hallo,

eine ausführliche Beschreibung ist natürlich kein Problem.

Im inneren des Gehäuses befindet sich ein Kühlkörper. An einer Fläche des Kühlkörpers wird ein Wärmestrom eingetragen. Der Kühlkörper ist per Interface mit dem inneren Fluid und den Innenwänden des Gehäuses verknüpft. Das Gehäuse wiederum ist über ein Interface mit der Platte verknüpft. Die Platte und die Außenwände des Gehäuses sind per Interface mit dem äußeren Fluid verknüpft.
Innerhalb der Interfaces ist "Heat Transfer" angeschaltet mit der Option "Conservative Interface Flux" - zum Wärmetransport.
Der Heat Transfer innerhalb der Domains ist "Thermal Energy", der Strahlungstransport innerhalb der Fluide wird mit der "Discrete Transfer" Methode berechnet. Des Weiteren wurde die Gravitation eingeschaltet und die Fluide als "Ideal Gas" beaufschlagt. Ziel ist eine vollständige Berechnung, nicht nach Boussinesq. Den Wärmeübergangskoeffizient berechnet die CFD doch selbst, da dieser sich ja je nach Zustand verändert. Er muss somit nicht abgeschätzt werden, wie z.B. in einer thermisch stationären Analyse.

Die Opening RB (blaue Pfeile im Bild) ist mit einem Opening Pressure beaufschlagt, welcher auf 0 Pa gesetzt wurde. Es ist also der gleiche Druck, wie er im gesamten Modell auftritt.

Die Berechnung erfolgt Steady State, da ausschließlich der eingschwungene Zustand benötigt wird.

Wie und warum soll ich die Konti-Gleichung ausstellen?

Ich hoffe, ich habe alle wichtigen RB aufgezählt, ansonsten kannst du ja noch mal Bescheid geben.
Vielen Dank.

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Gut, in diesem Fall wird Fluid im Gehäuse benötigt.
Du berechnest den reinen Wärmetransport und somit CHT. Klar, die HTC werden in dem Fall vom Code berechnet. Wenn ideal-gas und Gravitation an sind, schalte nach Initialisierung die Konti-Gleichung aus, da lediglich die freie Konvektion sorgt für Turbulenzentwicklung.

Konti-Gleichung macht nur dann Sinn, wenn es in der Aufgabe um die Massenbilanz geht oder erzwungenen Mediumtransport, was in Deiner Aufgabe nicht der Fall ist.

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Hallo,
vielen Dank erst mal für die hilfreichen Antworten.
Eine Frage stellt sich mir noch. Was meinst du mit Konti-Gleichung ausstellen. Ich weiß was die Konti-Gleichung beeinflusst etc. Nur ist mir noch unklar, welche spezielle Einstellung in Ansys deine Annhame bewirkt.
Wenn ich das weiß, werde ich es ausprobieren und danach weiter berichten.

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Hi 
Ich habe keine Idee, warum Du zu CFX Ansys sagst, dennoch...
Um eine Gleichung ein- oder auszuschalten, gehe wie beschrieben vor:

Insert -> Solver -> Expert params.
Model over-ride -> solve fluids -> (check) -> f

schreibe die DEF und viel Spass 

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Hallo an-rushin,

ich habe deine Anweisungen befolgt. Nun habe ich Schwierigkeiten die Turbulenzen im inneren, sowie im äußeren Fluid, konvergieren zu lassen. Die Imbalances verlaufen alle gegen Null.
Ich habe bereits das Netz verfeinert, den automatischen TimeStep verringert, einen physikalischen Zeitschritt verwendet. Leider bringt nichts eine Konvergenz.

Des Weiteren habe ich in der Lösung absolut keine Geschwindigkeiten, d.h. ich kann keine Strömungslinien darstellen. Das finde ich ein wenig verwunderlich, da die Dichteunterschiede (welche auch vorhanden sind) ja für Strömungen sorgen sollten.

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Jemand anderes vielleicht eine Idee?

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