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Autor Thema:   Freie Konvektion CFD-Simulation (1189 mal gelesen)
  
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ENTM
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CATIA 2015X/FMV Lizenz für CFD

erstellt am: 27. Nov. 2017 14:06    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

Hallo zusammen,

bin neu hier im Forum und auch Neuling in Sachen CFD-Simulation mit Simulia. Bin zur Zeit dabei einige grundlegende Simulationen durchzuführen, um dann zu entscheiden, ob wir uns dauerhaft eine Lizenz zulegen.

Folgende Problemstellung:
Ich hätte gerne überprüft, wie Simulia mit freier Konvektion umgeht. Habe hierzu im ersten Schritt das Material "Luft" mit temperaturabhängigen Stoffwerten definiert. Im zweiten Schritt habe ich dann ein einfaches Modell aufgebaut mit einem quaderförmigen Raum in dem eine Heizquelle hängt. Die Luft-/Initialtemperatur beträgt zu Beginn 18°C und die Heizquelle (in Form eines Heizkörpers) ist als "Wall" mit 55°C Oberflächentemperatur definiert. Die Luft ruht zunächst.


Ich hätte nun erwartet, dass sich infolge der Erwärmung die Luft anfängt zu bewegen und sich eine Art Wärmeschichtung im Raum einstellt. Jedoch bekomme ich als Ergebnis lediglich eine lokal um den Heizkörper erhöhte Lufttemperatur, die mit größerer Entfernung abnimmt. Außerdem herrscht nirgendwo im Raum eine Luftbewegung, sprich überall V=0.

Kann mir bei diesem Problem jemand weiter helfen?

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ENTM
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CATIA 2015X/FMV Lizenz für CFD

erstellt am: 27. Nov. 2017 14:56    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


Screenshots.pdf

 
Zum besseren Verständnis noch zwei Screenshots der Simulationsergebnisse zu Temperaturverteilung und Strömungsgeschwindigkeit

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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Abaqus

erstellt am: 30. Nov. 2017 16:53    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich kenne mich mit CFD nicht aus. An deiner Stelle würde ich erstmal bei Simulia nachfragen, ob dieser Effekt überhaupt vom Programm erfasst werden kann. Und wenn es geht, kann ggf. erklärt werden wie.

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Ingeniorator
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erstellt am: 13. Dez. 2017 17:03    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Keine Ahnung ob das Thema noch relevant ist, aber im aktuellen Stadium ist Abaqus CFD keinesfalls zu empfehlen. Der Programmteil ist noch recht neu und fehlerbehaftet. In Version 2017 wurde die Unterstützung dafür sogar temporär entfernt, dh man kann in CAE keine CFD-Modelle erstellen, sie aber meines Wissens nach noch importieren und Jobs starten. Ich würde für solche Anwendungen eher Acusolve oder, wenns Open Source sein darf, OpenFOAM wählen.

[Diese Nachricht wurde von Ingeniorator am 13. Dez. 2017 editiert.]

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ENTM
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CATIA 2015X/FMV Lizenz für CFD

erstellt am: 14. Dez. 2017 14:03    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

Ja Thema ist nach wie vor relevant.

Wir nutzen in der Firma CATIA. Hierin ist Abaqus als CFD-Tool implementiert und daher gesetzt. Ein anderes Tool ist in naher Zukunft nicht vorgesehen.

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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Abaqus

erstellt am: 15. Dez. 2017 18:06    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Hast du den Abaqus-Support schon kontaktiert? Dort sollten deine Fragen recht schnell beantwortet werden können.

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Ingeniorator
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erstellt am: 16. Dez. 2017 11:44    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Gut, wenn es nicht anders geht, dann ein paar Tips: Schaut euch die Versionen genau an, es gibt zwischen den Iterationen große Unterschiede. Die Randbedingungen sind sehr eingeschränkt und variieren von Version zu Version teilweise stark, prüft die Ergebnisse haargenau auf Plausibilität. Ein Kollege nutzt für thermische Strömungssimulationen von Kühlkanälen Abaqus CFD und Acusolve und es kamen immer wieder haarsträubende Ergebnisse bei Abaqus raus. Die Dokumentation zu CFD ist leider sehr dünn und der Support keine Hilfe. Stellt euch darauf ein, dass in der nächsten Abaqusversion wieder alles anders ist und legt euch ein anderes Programm zum Vergleich zu, ansonsten stochert man ohne Erfahrung im CFD-Bereich nur im Trüben. OpenFOAM ist sehr zu empfehlen und kostet nichts, vielleicht lässt sich der Chef damit überzeugen.

BTW, ihr als Anwender könnt euch auf graue Haare und sehr lange Rechenzeiten freuen.

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ENTM
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CATIA 2015X/FMV Lizenz für CFD

erstellt am: 18. Dez. 2017 08:36    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

Wir sammeln momentan noch alle Punkte in einem Fragenkatalog und werden dann den Support damit kontaktieren. Dachte nur, evtl. könnte mit hier vorab schon mal jemand einen Tip geben;-)!

Und auch Danke für den Tip mit OpenFOAM, werden wir näher erörtern, ob das eine Alternative darstellt. Abaqus hätte bisher noch den Vorteil, dass wir direkt auf CATIA-Modelle aufsetzten können (zumindest in der Theorie) und Import/Export entfällt.

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Ingeniorator
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erstellt am: 18. Dez. 2017 12:56    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Für OpenFOAM benötigt man, da es leider nicht über eine GUI verfügt, einen Präprozessor bzw. Vernetzer wie Helyx-OS oder kommerzielle Programme wie Hypermesh. Als Anwender lohnt sich ein Kurs auch ungemein, beispielsweise am HLRS. Dort erhält man eine Woche lang Crashkurs zu OpenFOAM und einen 700-seitigen Schinken zum Nachschlagen von allen möglichen Funktionen.

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Detox
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MATLAB
CREO 3.0

erstellt am: 27. Dez. 2017 11:13    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 ENTM 10 Unities + Antwort hilfreich

Wie meine Vorredner schon gesagt haben eignet sich für solche eine Simulation Simulia recht wenig, vor allem in diesem Stadium. Ich würde OpenFOAM als Open Source Alternative vorziehen oder wenn du es lieber in eine GUI verpackt hättest SimScale, welches eine cloud-basierte Lösung ist und OpenFOAM als CFD Solver verwendet.

Möchtest du Konvektion im Allgemeinen betrachten? DIe Frage die sich dir stellt ist, ob man die Boussinesq Approximation in der Simulation ein oder ausschalten soll. Ich und ein Kollege haben dazu schon auf SimScale eine Simulation gemacht, welche die Rayleigh–Bénard Konvektion behandelt. Du könntest dort einmal reinschauen und berichten, ob das dein Problem in etwa beschreibt: https://www.simscale.com/forum/t/heat-transfer-development-between-two-plates-simulation-project-by-1318980/81021

Wenn du etwas weiter runterscrollst siehst du auch ein paar schöne Post-Processing Animationen. Hoffe dass ich ein wenig helfen konnte!  

DetoX

------------------
If u always do what u have always done u will always get what u have always got

[Diese Nachricht wurde von Detox am 27. Dez. 2017 editiert.]

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ENTM
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CATIA 2015X/FMV Lizenz für CFD

erstellt am: 16. Jan. 2018 13:35    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


Bsp.Konvektion.jpg

 
Nachdem es nun eine Kontakt zum Support gab, konnten wir die Frage klären.

Es gibt eine - wenn auch vereinfachte - Möglichkeit freie Konvektion zu berücksichtigen. Es wird hier abhängig von der Temperatur die Dichte des Fluids ermittelt. Wichtig ist, das der Gravitationseinfluss berücksichtigt und der Parameter "Ausdehnungskoeffizient" definiert wird.

Der Konvektionseffekt ist somit grundsätzlich darstellbar. Inwiefern die Resultate plausibel sind, kann bisher nicht beurteilt werden.

Anbei noch ein Plot des einfachen Rechenbeispiels (Raum mit Heizung).

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