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Autor Thema:  Freistrahlsimulation auf Grundlage eines Experimentes (1251 mal gelesen)
Meimo
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Unbenannt2.PNG


Unbenannt3.PNG

 
Hallo Forum,

Ich mache gerade im Rahmen einer Studienarbeit eine Simulation eines Freistrahls. Ich bin sehr neu in der Simulation von Fluiden deswegen fällt es mir schwer dort eine vernünftige Lösung zu bekommen. Ich habe zuvor im Forum geschaut jedoch gibt es hierzu keine Beiträge die mir helfen könnten.

Der Versuch ist sehr einfach, indem über eine Düse Wasser in einen größeren Behälter gepumpt wird aber ich denke das muss ich nicht erklären.

Nun habe ich wie im Anhang gezeigt die Simulation durchgeführt, es kommt jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis dabei heraus....
Ich weiß nun einfach nicht woran es liegen könnte.
Ich hoffe ihr könnt mir hierbei helfen.

MfG

Meimo

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Rainer Schulze
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
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erstellt am: 21. Jun. 2016 14:19    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Meimo 10 Unities + Antwort hilfreich

>> es kommt jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis dabei heraus....

Die angehängten Bilder alleine erlauben keinerlei Ursachenforschung.
Dazu muss man schon mehr über die Randbedingungen wissen.
Aber was gefällt Dir denn nicht an den Darstellungen?
Was hast Du Anderes erwartet?

------------------
Rainer Schulze

>>aber ich denke das muss ich nicht erklären.

Doch.
Wenn das Wasser von unten einströmt - wo fließt es wieder heraus?
Oder handelt es sich nicht um einen geschlossenen Behälter sondern ein oben offenes Rohr von unendlicher Länge?

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 21. Jun. 2016 editiert.]

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Meimo
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Beiträge: 4
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oh ja dann, habe so etwas noch nie gemacht 
Zum Experiment:
- Durchmesser Gefäss: D=194 mm
- Füllhöhe: H=500 mm
- Düsendurchmesser:d=11 mm
Der Volumenstrom der Pumpe ist zwischen 450 l/h und 1000 l/h einstellbar. Das Fluid ist Wasser.
Bei dem Experiment ist ein Deckel Oben auf dem Zylinder, jedoch wird bei meiner Rechnung angenommen dass wie sie gesagt haben ein unendlich langes Rohr nach oben hin weg geht.

Dabei habe ich die Geometrie so aufgezogen dass ich einen Kleinen Zylinder (Düse) an einen größeren rangepappt habe.
Bei meiner Rechnung ist dann die Düse das Inlet und das Ende des Großen Zylinders das outlet.

Ich habe bei meinen Darstellungen erwartet, dass die Geschwindigkeiten an den Wänden 0 ist, jedoch sieht es nicht danach aus.
Wäre es besser das Outlet so zu bestimmen, dass sozusagen um die Düse herum der "Abfluss" wäre? 

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Frank0815
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Ansys 2021 R2
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erstellt am: 22. Jun. 2016 13:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Meimo 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Meimo,

hier mal ein paar Fragen die vielleicht helfen dir zu helfen:

Was ist denn eigentlich das Ziel deiner Simulation?
Was erwartest du von der Simulation als Vorhersage bzw. als Abweichung zur Messung?
Spielt vielleicht der sich verändernde Wasserpegel eine Rolle (VOF)?
Wie sieht dein Netz aus, ist es ausreichend fein?
Woraus schließt du das die Geschwindigkeit an den Wänden nicht 0 ist?
Hat die Simulation konvergiert?
Ist das Outlet ausreichend weit weg vom Simulationsgebiet?
Simulierst du statisch oder transient?
Welches Turbulenzmodell verwendest du?

hier kannst du auch mal schaun: http://www.cfd-online.com/Wiki/Ansys_FAQ

Grüße Frank

[Diese Nachricht wurde von Frank0815 am 22. Jun. 2016 editiert.]

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Rainer Schulze
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
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Beiträge: 4419
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>>Wäre es besser das Outlet so zu bestimmen, dass sozusagen um die Düse herum der "Abfluss" wäre?

Das klingt nicht gerade logisch.
Eine Simulation kann nur so gut sein wie die verwendeten Modelle.
shit in -> shit out.

>>...und das Ende des Großen Zylinders das outlet.

Und wie hast Du dort die Randbedingungen gesetzt?

Ah, Frank war schneller als ich - das erspart mir weitere Fragen...

------------------
Rainer Schulze

Noch ein Kommentar zum Stromlinienbild:
Das einströmende Wasser reißt benachbartes Wasser mit.
Das mitgenommene Wasser muss wieder durch eine Gegenströmung ersetzt werden.
Daher ist die gezeigte Wirbelbildung vom Prinzip her zu erwarten.
Ungewöhnlich ist lediglich der Eindruck, die aufwärts gerichtete Strömung würde etwa bei 1/3 der Höhe enden.
Das wird vermutlich nur ein Darstellungsproblem sein.

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 22. Jun. 2016 editiert.]

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Meimo
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erstellt am: 04. Jul. 2016 11:25    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hi Frank,
>>Was ist denn eigentlich das Ziel deiner Simulation?

-Das Ziel der Simulation ist eig. nur die korekte Simulierung eines Freistrahls in ANSYS bezogen auf die Geometrischen Abmessungen des vorgegebenen Experiments.

>>Was erwartest du von der Simulation als Vorhersage bzw. als Abweichung zur Messung?

-Als Abweichung der Simulation habe ich noch nichts erwartet da die Messung noch nicht vollzogen wurde, jedoch kann ich mir denken, dass eben z.b. die Höhe des Strahls und vllt auch das Strömungsbild vom Lehrbuch abweichen wird aber sonst weiß weiß ich nicht was für Abweichungen möglich sein könnten.

>>Spielt vielleicht der sich verändernde Wasserpegel eine Rolle (VOF)?

-Der sich verändernde Wasserspiegel soll vernachlässigt werden.

>>Wie sieht dein Netz aus, ist es ausreichend fein?

-Das Netz ist sehr fein untergliedert, ich meine es ist ausreichend fein.

>>Woraus schließt du das die Geschwindigkeit an den Wänden nicht 0 ist?

-Das mit der Geschwindigkeit hat sich erledigt 

>>Ist das Outlet ausreichend weit weg vom Simulationsgebiet?

-Das Outlet ist anmündend an das Simulationsgebiet.

>>Simulierst du statisch oder transient?

-Ich habe statisch simuliert

>>Welches Turbulenzmodell verwendest du?

k-epsilon

Das einzige was mich an meinem Stömungsbild ärgert, ist dass diese Verwirbelungen auftreten, und ich nicht genau weiß wie ich diese wegbekomme. Und wie ich vllt das austreten des Freistrahls aus der Düse besser Darstellen lassen kann 

Ich bin wirklich ganz neu in diesem Programm und tue mir richtig schwer mich dort zurechtzufinden.

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Meimo
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erstellt am: 04. Jul. 2016 11:27    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Die verspätete Antwort tut mir leid, ich war gerade in meiner Prüfungswoche.

Und jetzt geht es mit der Studienarbeit weiter   

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Frank0815
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erstellt am: 04. Jul. 2016 11:55    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Meimo 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Meimo

>>Als Abweichung der Simulation habe ich noch nichts erwartet da die Messung noch nicht vollzogen wurde, jedoch kann ich mir denken, dass eben z.b. die Höhe des Strahls und vllt auch das Strömungsbild vom Lehrbuch abweichen wird aber sonst weiß weiß ich nicht was für Abweichungen möglich sein könnten.
>>Nun habe ich wie im Anhang gezeigt die Simulation durchgeführt, es kommt jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis dabei heraus....

Ich will nur mal den Widerspruch der Aussagen aufzeigen.

>>Das Ziel der Simulation ist eig. nur die korekte Simulierung eines Freistrahls

Wie willst du das mit der der Realität vergleichen?

>>Das Netz ist sehr fein untergliedert, ich meine es ist ausreichend fein.

Auf das Aussshen des Netzes würde ich mich nicht verlassen. Hast du mal was von einer Netzfeinheitsanalyse gehört. Also Anzahl der Elemente verdoppeln und schauen wie sich die Ergebnisse verändern. Wenn sie es nicht mehr tun dann ist das Netz fein genug.

>>Das Outlet ist anmündend an das Simulationsgebiet.

Das ist meisten so, war aber nicht die Frage. Es ging darum, ob das Outlet weit genug weg ist um nicht durch den Freistrahl beeinflusst zu werden.

>>k-epsilon

kann ok sein. In CFX würde ich erstmal das SST empfehlen. Außer bei Spezialfällen liegst du nie verkehrt damit.

>>Das einzige was mich an meinem Stömungsbild ärgert, ist dass diese Verwirbelungen auftreten, und ich nicht genau weiß wie ich diese wegbekomme.

können die nicht auch in der Realität auftreten? Siehe oben!

>>Und wie ich vllt das austreten des Freistrahls aus der Düse besser Darstellen lassen kann  

Kommt halt drauf an was du darstellen willst. Lege doch eine Ebene hinein und lass dir das Geschwindigkeitsfeld anzeigen.

[Diese Nachricht wurde von Frank0815 am 04. Jul. 2016 editiert.]

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