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Autor Thema:  Berechnung des Druckverlustes in einem Hosenrohr (4582 mal gelesen)
AndreasM2010
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OF 1.5 / Linux64

erstellt am: 09. Jun. 2010 12:29    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


Randbedinungen.zip


system_Hosenrohr.jpg

 
Hallo,

ich habe hier ein Problem mit einer Berechnung in OpenFoam. Ich habe nun schon ein paar Tutorials hinter mir, aber es zeigt sich, dass eine selbst konstruierte Aufgabe so ihre Tücken hat.

Ich möchte den Druckverlust in einem Hosenrohr wie in der angehängten Abb. berechnen. Ich gehe von einer turbulenten Stömung aus. Die Reynoldszahl liegt bei 1.5e6. Das Modell konnte ich nach längerem Probieren mit snappyHexMesh vernetzen. Am den beiden Inlets sei die Stömungsgeschwindigleit U=53m/s der Eigangsdruck würde 5 bar betragen.

Wenn ich das ganze rechnen lasse, dann endet die Rechnung mit dem k-eps-Modell nach ca. 16 Rechenschritten. Auch das RNG k-eps-Modell liefert nach dem 16 Rechenschritt einen Abbruch:

Meldung: time step continuity errors : sum local = 4.769675e+51, global = 1.944662e+48, cumulative = 1.867398e+48

Wenn ich mir die k-Werte anschaue, werden diese immer größer. In ParaView die Vektoren anzeigen lasse, dann sieht es auch so aus, als würde am Auslass nichts herauskommen.

Hier noch meine Randbedingungen:

    object      k;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];
internalField  uniform 1.618;
boundaryField
(
    hosenrohr_wall
    {
        type            zeroGradient;
    }
    hosenrohr_inlet1
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 1.618;
    }
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 1.618;
    }
    hosenrohr_outlet
    {
        type            zeroGradient;
    }
}

    object      epsilon;
}
dimensions      [0 2 -3 0 0 0 0];
internalField  uniform 12.074;
boundaryField
{
    hosenrohr_wall
    {
        type            zeroGradient;
    }
    hosenrohr_inlet1
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 12.074;
    }
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 12.074;
    }
    hosenrohr_outlet
    {
        type            zeroGradient;
    }
}

    object      U;
}
dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];
internalField  uniform (0 0 0);
boundaryField
{
    hosenrohr_wall
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform (0 0 0);
    }
    hosenrohr_inlet1
    {
        type            surfaceNormalFixedValue;
        refValue        uniform -41.778;
    }
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            surfaceNormalFixedValue;
        refValue        uniform -41.778;
    }
    hosenrohr_outlet
    {
  type zeroGradient;
    }
}

    object      p;
}
dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];
internalField  uniform 0;
boundaryField
{
    hosenrohr_wall
    {
        type            zeroGradient;
    }
    hosenrohr_inlet1
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 0; // 2.7e5;
    }
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform 0; // 2.7e5;
    }
    hosenrohr_outlet
    {
type fixedValue;
value uniform 0;
    }
}

Gibt es eventuell besser geeignete Boundary-Bedingung?

Besten Dank für die Unterstützung,

Andreas

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t.schumacher
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CFD Engineer


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Beiträge: 184
Registriert: 03.05.2010

erstellt am: 09. Jun. 2010 13:26    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 AndreasM2010 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

ein paar Anregungen:
1.) Das Gitter könnte Feature Edge Capturing vertragen um die "angenagten" Kanten zu vermeiden. Bei Interesse einfach mal eine PM an mich. Ansonsten bekommt man klare Kanten an den Ein- und Auslässen für diese einfache Geometrie auch mit einem Trick hin, würde ich sagen. Ich nehme an die beiden Einlassflächen stehen senkrecht zu einander?
2.) Ich würde auf jeden Fall die Ein- und Auslässe weiter rausziehen um mindestens einen Durchmesser Länge für ein realistischeres Ein- und Ausströmen.
3.) Probier mal das k-w SST Turbulenzmodell aus.
4.) Als Auslassrandbedingungn für U, k, eps, omega mal inletOutlet probieren.
5.) Für p zeroGradient an den Einlässen und fixedValue am Auslass.

Gruß
ThomasS

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AndreasM2010
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Ing.

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Beiträge: 4
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erstellt am: 10. Jun. 2010 13:33    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


veraengerterEinlass.jpg

 
Hallo,

ich habe jetzt mal die Einlässe verlängert und mit dem k-omega Modell ausgeführt.

der Auslass funktioniert schließlich nach längerem Probieren. Allerdings kommt es dennoch zu einem Wiedereintritt am Auslass. Welche Randbedingung muss noch verändert werden?
Wie schätze ich einen vernünftigen Wert für Omega ab?

Was ist der unterschied zwischen inletOutlet und outletInlet?

Danke
Andreas

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t.schumacher
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CFD Engineer


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Beiträge: 184
Registriert: 03.05.2010

erstellt am: 10. Jun. 2010 14:44    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 AndreasM2010 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,
also um auf der genaueren Seite zu bleiben, hilft eigentlich nur den Auslass auch zu verlängern, bzw. die sich anschliessende Geometrie mit zu berücksichtigen. Wie es unmittlebar nach deinem Auslass weitergeht (Biegung, Ventil, etc.) hat ja Einfluss auf das Rückströmverhalten.

Zu den Randbedingungen: http://www.openfoam.com/docs/user/boundaries.php

Gruß
ThomasS

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TTB
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Beiträge: 353
Registriert: 02.10.2008

BIM HVACTool für Windows OpenFOAM-2.2.x

erstellt am: 11. Jun. 2010 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 AndreasM2010 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Andreas,

probiere doch mal eine andere Randbedingung aus. Ich glaube, wenn du "surfaceNormalFixedValue" verwendest, sollte am Druckeingang ein "zeroGradient" sein.

  

Zitat:

U:
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            surfaceNormalFixedValue;
        refValue        uniform -41.778;
    }
p:
    hosenrohr_inlet2
    {
        type            fixedValue; <- zeroGradient
        value          uniform 0;
    }


Gruß Thomas

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Ocelot
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Dipl-Ing. (BA) Maschinenbau


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erstellt am: 12. Jun. 2010 14:10    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 AndreasM2010 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von t.schumacher:
1.) Das Gitter könnte Feature Edge Capturing vertragen um die "angenagten" Kanten zu vermeiden. Bei Interesse einfach mal eine PM an mich. Ansonsten bekommt man klare Kanten an den Ein- und Auslässen für diese einfache Geometrie auch mit einem Trick hin, würde ich sagen. Ich nehme an die beiden Einlassflächen stehen senkrecht zu einander?

Könntest du diese Punkte etwas näher erläutern?

Mein letzter (vielleicht nicht mehr ganz aktueller) Stand war, dass die Feature Edge Thematik noch nicht voll funktionsfähig ist und es auch erst in einer zukünftigen Version von sHM sein soll.

Ich kenne zwar einen Trick um die Eckenproblematik zu verringern, aber vollständig beheben lässt sie sich dadurch nicht. Wie würdest du das lösen?

Viele Grüße
Johannes

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AndreasM2010
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veraengerterEinlass2.jpg

 
Hallo,

besten Dank für die Tips, hat alles prima funktioniert  . Jetzt stell ich mir noch die Frage wie ich das Ganze auswerten kann, um den Druckverlust auch zu beziffern.

Irgendwie muss ich ja den Eingangsdruck dem Ausgangsdruck gegenüberstellen. Da ich aber die Einlässe und den Auslass (zur Ausbildung der Turbulenzen) verlängert habe interessiert mich der Verlust an der eigentlichen Geometrie. Hier müsste ich demzufolge einen 'Schnitt' einfügen, und das Feld mit den Drücken über den Querschnitt integrieren, so dass dann letztendliche je eine Zahl für die Einlässe und den Auslass erscheint, die ich dann gegenüberstellen kann.

Hat jemand eine Idee, wie das gehen kann?

Besten Dank,
Andreas

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t.schumacher
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erstellt am: 14. Jun. 2010 11:14    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 AndreasM2010 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

welche Möglichkeiten in der baseline OF Version dafür da sind, weiss ich gar nicht.

Möglichkeit 1: Der Druckverlust entlang der Verlängerung wird eher gering sein im Vergleich zum eigentlichen Bauteil. Die Differenz von den neuen Ein- und Auslässen also durchaus ausagekräftig. Wenn du die Geometrie optimieren willst, kannst du ja auch immer diese Werte nehmen, wenn die Verlängerungen gleich bleiben.
Möglichkeit 2: Schnitt in paraview machen und per Auge abschätzen.

ThomasS

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AndreasM2010
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erstellt am: 18. Jun. 2010 12:15    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,

ich bin mittlerweile etwas weiter gekommen. in OF lässt sich mit ptot der Druck aus p+0.5*magSqrU == p+0.5*magU^2 ermittlen. Leider kommt bei mir wenn ich pInlet - pOutlet berechne lediglich der halbe Wert raus, den ich aus Vergleichswerten ermittelt habe.

hat jemand eine Idee woran das liegen könnte?

Außerdem stellt sich die Frage: Wie kann ich in die Rechnung die Dichte mit aufnehmen, so dass ich dann gleich den richtigen Druck bekomme?

Danke

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