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Hallo

Möchte einen 2-D Spalt durchströmen lassen. Woher weiß Fluent, ob ein Spalt oder ein Rohr dem 2-D Modell zu Grunde liegt?

Vielen Dank

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Hallo wenn man das Problem in den Solvereinstellungen "Space" als "2d" definiert ist es ein Spalt, wenn man es als "axisymmetric" definiert ist es ein Rohr, wobei hier Lage der Rot-Achse bei der Gittererstellung berücksichtigt werden muss.

Gruss

U. Heck

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
ulrich_heck@dhcae.de
http://www.dhcae.de

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Schonmal vielen Dank.

Solver stand auf 2d.
Es geht hierbei um die Untersuchung der Nusselt-Zahl (Mittel) in einem einseitig beheizten Spalt und vgl. mit VDI-Wärmeatlas.
Die Ergebnisse unterscheiden sich um 1, was angesichts der im VDI angegebenen Toleranz von 4% zu hoch ist.
Gibt es evtl. noch ander Literatur, in der solche Sachen ausgeführt sind?

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Hallo,

VDI-Wärmeatlas ist schon ganz gut für Wärmetransportgesetze. Mehr Hintergrund finde man z.B. in:
Baehr/Stephan, Wärme- und Stoffübergang, Springer

Das Problem sollte sich glaub'ich zum Vergleich analytisch lösen lassen. Wichtig beim Vergleich mit CFD ist ob die Randbedingungen auch identisch sind. Somit verändert sich der Wärmetransport z.b. wenn sich erst ein Einlauf ausbilden muss (Übergang Geschwindigkeitsprofil im Eintritt vom Block->ausgebildeten Spaltprofil).

Gruss

U. Heck

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
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Werde mich nun um das Buch kümmern.
Einlaufstrecke hat der Spalt. Geschwindigkeitsprofil ist hervorragend ausgeprägt.
Noch eine Frage: Wenn ich die Initialisierungs-/temperatur und-geschwindigkeit möglichst nahe an die stationäre Endtemp/-geschw. setze rechne Fluent nur kurz. Ist dieser Weg zu bevorzugen?

Danke

Steffen

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Hallo Steffen,

im Einlaufbereich wird aber vermutlich nicht Dein Wärmeübergangsgesetz gelten, da diese meist von einer ausgebildeten Strömung ausgehen.
Prinzipell ist es immer vorteilhaft eine Inititialisierung zu wählen, die möglichst nah am Ergebnis liegt, da dies die Rechenzeit (gerade für 3d Probleme) erheblich beschleunigt. Mitunter kann es auch passieren, das gar keine Lösung gefunden wird, wenn eine sehr schlechte Intitialisierung gewählt wird, die überhaupt nicht zu den Randbedingungen passt. Daher ist eine gute Praxis, das Strömungsfeld z.B. aus einer Eintritts-RB zu intitialisieren, was bei Fluent ja sehr leicht möglich ist.

Gruss

U. Heck

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
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Hallo

Irgendwie habe ich nun sämtliche Sachen versucht, aber die Ergebnisse lassen zu wünschen übrig. Noch ein paar Fragen, deren Beantwortung wichtig wären.

1. Nusselt Zahl mit Fluent berechnen:
einseitig beheizter Spalt. Alpha berechnet sich mit q0/(teta.wand-teta.fluid(mittel), habe mir teta fluid über report, mass weighted average ausgeben lassen, da aus enthalpie berechnet. So, mein teta.fluid(mittel)(Mittelwert in Excel über Linie) an einer bestimmten Messlinie entspricht dem vertex aus dem report. Welches ist nun das im VDI verwendete?
Danach kann im Berechnungprozess wohl nichts mehr schief gehen.

2. Wenn diese Area/Mass weighted average Werte garnicht dem entsprechen, was ich zur Berechnung brauche, wie soll dann mein Nu(mittel) laut VDI stimmen? Hier unterscheiden sich die Werte auch prägnant, z.B. w(mittel) ist 1/2 w(max)(Stephan/Baer-Wärme-und Stoffübertragung) - nicht vergleichbar!

3. Beidseitig beheizter Spalt. Bekomme hier eine Nu-Zahl von 17,??? raus, VDI liefert 7,???.
In keinen Buch ist erwähnt, wie die beiseitige Beheizung in diese Berechnung mit eingeht. Würde man es durch 2 teilen, wäre das Ergebnis  schon besser.

OK, mit solchen Mutmaßungen kommt man nicht weiter.
Das Ganze ist bestimmt kein Hexenwerk, nur eine unklare Formulierung meines Professors und der FACHliteratur, die ich lese.

Leider verlieren viele Fachbücher die Tendenz der wissenschaftlichen Forschung, durch Vergessen von Indizes und einer genauen Gliederung.

Vielen Dank für jede Hilfe

Grüße

Steffen

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Hallo Steffen,

so ganz ist mir nicht klar, wie Du die Mittelung vornimmst: Ich denke, Du solltest entlang des Spalts mehrere Profilschnitte definieren und über den Profilschnitt über die Spalthöhe(in 2d eine Linie, in 3d eine Fläche) die massengemittelte Temperatur ermitteln (vorausgesetzt, die Stoffwerte sind konstant, sonst muss die kalorische Mitteltemperatur verwendet werden). Dann sollte es möglich sein, die lokale Nusseltzahl (!) zu berechnen (lokaler Wärmestom Wand-> Fluid, lokale Wandtemperatur und lokale mittlere (massenstromgemittelt) Fluidtemperatur).

Willst du die integrale Nusseltzahl, also die Gesamtwärmeabgabe z.B. innerhalb eines Spaltbereichs einer Länge X bestimmen, ist die Veränderung der treibenden Temperatur durch die Erwärmung des Fluids im Kanal zu berücksichtigen. Bei den Wärmeübergangsgesetzen wird deshalb bei der Definition der integralen Nusseltzahl in durchströmten Körpern (Rohr, Spalt) meist die logarithmische Temperaturdifferenz zwischen Ein-und Austritt verwendet.

Weiterhin ist natürlich zu beachten, dass die Randbedingungen zwischen Wärmeübergangsgesetz und Simulation identisch sind: Wenn Du z.B. einen thermischen und hydromechnaischen Einlauf mit simuliert hast, kann die integrale Nusseltzahl für den Gesamtbereich z.B. nicht mit einem Wärmeübergangsgesetz für eine ausgebildete Strömung übereinstimmen, da der Einlaufbereich die Ergebnisse verfälscht und sich somit insgesamt ein anderer Wärmetransport ergibt.

Gruss

U. Heck

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
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Hallo Ulrich

Wiedermal vielen Dank für deine Antwort. Wie es scheint ist die Simulation und Auswertung richtig, so wie ich sie gemacht habe. Luft als Stoff ist wohl kritisch und kann nicht auf die allgemeingültige Formel aus dem VDI angewand werden.(Laut Professor). Deshalb sind Abweichungen um die 30% wohl normal.
Leider fehlt mir die Erfahrung und die Zeit und evtl. auch Messeinrichtungen, diese Umstände weiter zu vertiefen.

Wollte mich nochmal für deine Beiträge bedanken.

Wünsche einen schönen Tag

Steffen

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Hallo Steffen,

danke für das Feedback, freut mich, wenn ich Dir helfen konnte, auch wenn das Problem noch nicht ganz gelöst ist.
Prinzipiell sollte es aber egal sein, ob Du als Fluid in der Simulation Luft, Wasser oder sonstwas verwendest, für den Rechner sind das nur Zahlen. Wichtig ist natürlich, dass die Bedingungen (Physik) gültig sind. Somit sollte die simulierte Luft konstante Stoffwerte haben und die Kennzahlen, die aus den Stoffwerten und Anströmverhältnissen gebildet werden (Reynolds und Prandtl) sollten im dem für das Wärmeübergangsgesetz gültigen Bereich liegen. Da kann es bei Luft natürlich ein Problem geben. Auftriebseffekte z.B. bei "simulierter Luft" können nur dann auftreten, wenn die Dichte=f (Temperatur) definiert wurde.
Abweichungen in dieser Größenordnung (30%) erscheinen mir bei laminaren Strömungen nicht tolerierbar. Bei turblenten Strömungen kann so etwas bei schlechter Modellauswahl, ungünstigem Gitter (y+-Werte) und ungünstiger Geometrie vorkommen.
Ich hoffe, das verwirrt nicht noch mehr.

Gruss

Ulrich

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
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Hallo Ulrich

Nochmal vielen Dank für deine Antwort. Kann berichten, daß für den Fall der beidseitigen Beheizung, mit T und q konst. sehr gute Werte im Vgl. zu VDI und Stephan..., herauskommen. Ca. 2% Abweichung.
Abweichungen der einseitigen Beheizung liegen nun mit T = konst.(nach intensiver Fehlerbehebung) bei 8%. Ein Wert, ich sage mal "nicht schlecht" - trotzdem würden mich Messungen interessieren.
Für einseitig und q = konst gibt es leider keine Korrelation.
Vielleicht liegt es auch am n, für das nichts vernünpftiges vorliegt.

Vielen Dank nochmal

Steffen

P.S.:Ausserdem das Forum mit den meisten Posts!

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