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Hallo zusammen,

ich habe noch mal eine Frage zum Temperaturmodell:
Ich möchte mit rhoSimpleFoam ein Gas durch ein Bauteil strömen lassen, und dabei soll es abkühlen. Das Bauteil selbst ist dabei ca. 100° C warm, und das Gas am Eintritt ca. 350° C.

Ich habe diesen Temperaturabfall mit der turbulentHeatFluxTemperature versucht einzustellen, jedoch habe ich Probleme in den Bereichen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit. Ich habe ein paar Bereiche, wo die Strömungsgeschwindigkeit nahe Null ist, und an diesen Stellen sinkt die Fluid-Temperatur weit unter die Bauteil-Temperatur, was sie aber nicht dürfte.
Ich bekomme dann Fluid-Temperaturen von nur ca. 30°C. Die Temperatur darf jedoch nicht unter die Bauteil-Temperatur fallen, da das heiße Fluid ja höchstens auf Bauteil-Temperatur abgekühlt werden kann.

Ich vermute das Problem besteht im Temperaturmodell selbst, da ich ja mit turbulentHeatFluxTemperature einen konstanten Wärmestrom annehme: In den Bereichen langsamer Strömung verweilt das Gas länger an der Wand und kann deshalb mehr Wärme abgeben?

Irgendwie passt das nicht, und jetzt meine Frage, was es sonst noch für Möglichkeiten gibt, diese Abkühlung zu simulieren....außer mit chtMultiRegionFoam (dazu fehlt mir die Rechenleistung).

Ich habe als Angabe die Eintritts- und Austrittstemperatur, die Temperatur des Bauteils und ich kenne das Bauteilmaterial.

Vielleicht kann man die Wandtemperatur als konstant setzen, und die Wärmeleitfähigkeit des Bauteils angeben, so dass der Wärmestrom berechnet wird...?

Irgendwelche Vorschläge?

Danke,
Grüße
Max

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Hallo Max,

für die rho-Solver gibt es auch ein wallHeatTransfer-Patch.
Hier wird ein Konvektionskoeffizient und eine Umgebungstemperatur vorgegeben.
Vielleicht funktioniert das besser.
http://foam.sourceforge.net/doc/Doxygen/html/wallHeatTransferFvPatchScalarField_8H_source.html

Mit dem turbulent-Heat Flux-Patch hatte ich auch häufiger mal Probleme. Möglicherweise hilft auch ein git-Update. Mir war aufgefallen, dass diese Patch in den letzten 2-3 Monaten aktualisiert wurde.

Gruß

Ulrich

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Zitat:

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Original erstellt von StudentMax:

Ich vermute das Problem besteht im Temperaturmodell selbst, da ich ja mit turbulentHeatFluxTemperature einen konstanten Wärmestrom annehme: In den Bereichen langsamer Strömung verweilt das Gas länger an der Wand und kann deshalb mehr Wärme abgeben?

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Richtig. Aber das ist nicht unbedingt ein Problem. Wenn du in der Realität eine fixen Wäremstrom gewährleisten kannst, passiert ja genau das.

Was ist verkehrt an fixedValue für Temperatur?

ThomasS

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Hallo, erstmal vielen Dank für die Antworten.

Ich werde den wallHeatTransfer-Patch gleich mal testen...

Hmm, wenn ich fixedValue für die Wand annehme, bleibt der Wärmeübergangskoeffizient aufgrund der turbulenten Strömung unberücksichtigt, oder?

Also was ich sagen will: damit nehme ich ja eine Fluidtemperatur an der Wand an, ich habe aber nur die Bauteiltemperatur gegeben. Dazwischen steckt ja noch der Wärmeübergangskoeffizient, der sich mit der Strömung ändert. Das würde ja dann unberücksichtigt bleiben, oder denke ich da jetzt falsch?

Das Problem mit dem konstanten Wärmestrom ist bei mir, dass die Fluidtemperatur unter die Bauteiltemperatur fällt. Das Bauteil soll aber kälter sein als das Fluid, die Fluidtemperatur sollte sich höchstens annähern, und nicht sogar noch drunter gehen...

Grüße,
Max

[Diese Nachricht wurde von StudentMax am 15. Jun. 2010 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Ulrich Heck:
Hallo Max,

für die rho-Solver gibt es auch ein wallHeatTransfer-Patch.
Hier wird ein Konvektionskoeffizient und eine Umgebungstemperatur vorgegeben.
Vielleicht funktioniert das besser.
http://foam.sourceforge.net/doc/Doxygen/html/wallHeatTransferFvPatchScalarField_ 8H_source.html

Mit dem turbulent-Heat Flux-Patch hatte ich auch häufiger mal Probleme. Möglicherweise hilft auch ein git-Update. Mir war aufgefallen, dass diese Patch in den letzten 2-3 Monaten aktualisiert wurde.

Gruß

Ulrich

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Hi,

wie genau muss für die Verwendung dieser BC mein T-file im Ordner 0 bei den Wänden aussehen?
Muss auch an den BC der Wände bei den anderen Variablen etwas verändert werden?

Gruß Chrisi

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Hi Chrisi,

ich habe im T-File bei mir:

type          wallHeatTransfer;
Tinf          uniform 363;
alphaWall    uniform -10;
value        uniform 1;

Soweit ich weiss, ist Tinf die Umgebungstemp (oder Bauteiltemp), alphaWall der Übergangskoeffizient und value nur ein Platzhalter.

Jedoch bin ich mir noch nicht so ganz sicher in welcher Einheit alphaWall angegeben wird.....W/(m²*K) ?

Alle anderen Bedingungen an den Wänden habe ich belassen.

Grüße
Max

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Hi Max,

Vielen Dank es scheint zu laufen!! Bin ich richtig in der Annahme dass alphaWall der Wärmeübergangskoeffizeint an der Außenwand? Wird dann für den Wärmeübergang innen das berechnete alpha in der Strömung herangezogen?
Und wo geht die Dicke und die Wärmeleitfähigkeit des Rohres ein um den Wärmedurchgang zu berechnen?

Oder rechtnet die BC etwas anderest?

Gruß Chrisi

[Diese Nachricht wurde von Chrisi1984 am 18. Jun. 2010 editiert.]

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Hi Chrisi,
ich glaube das alphaWall der Übergangskoeffizient zwischen Strömung und Wand ist.

Die Bauteildicke und Wärmeleitung sind ja quasi indirekt in dem alphaWall enthalten.
Also wieviel Watt Wärmestrom pro Quadratmeter Fläche und pro Kelvin Temperaturunterschied in die Wand fließt...

Wenn du die Außenströmung um das durchströmte Rohr mitsimulieren willst brauchst du glaube ich den chtMultiRegionFoam, oder du errechnest dir eben alphaWall und machst es mit wallHeatTransfer...

Ich hab das bei mir mit einer Formel aus dem VDI Wärmeatlas abgeschätzt, eine ähnliche Formel gibts unter:
http://www.schweizer-fn.de/waerme/waermemenge/v2_waerme.htm
die mittleren beiden Formeln: logarithmische Temperaturdifferenz und erforderliche Wärmeaustauschfläche-->umstellen nach k

inwiefern das alphat berücksichtigt wird, weiss ich leider auch nicht, ich habe zumindest im Quelltext nichts dazu gefunden...

Vielleicht kann nochmal ein Profi, der sich damit auskennt, einen aufklärenden Satz fallen lassen...

Alle Angaben ohne Gewähr , ich teste da selber gerade erst etwas rum mit verschiedenen alphaWall-Werten etc.......

Grüße
Max

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Hi,

mir scheint alphaWall inzwischen auch der Wärmeduchgangskoeffizient k zu sein (wobei er neuerdings statt k als U bezeichnet wird siehe hier http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmedurchgangskoeffizient  ).

Ist es auch möglich eine Gleichung zur Berechnung von alphaWall zu implementieren? Wenn ja wie und wo sollte ich diese Gleichung implementieren? Wie muss ich die zur Berecnung erforderlichen Variablen "anfordern", und was muss ich beispielsweise bei createFields.H ergänzen?

Gruß Chrisi

[Diese Nachricht wurde von Chrisi1984 am 19. Jun. 2010 editiert.]

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Hi Chrisi,
hast du inzwischen herausgefunden was alphaWall genau ist?

Wenn ich davon ausgehe, dass alphaWall der Durchgangskoeffizient k ist, dann komme ich mit meinen Handrechnungen nicht hin...Da weichen die von mir berechneten Werte um einiges von den Werten ab, die ich einstellen muss, damit das gewünschte Ergebnis rauskommt...

Passt das bei dir?

Grüße
Max

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Hallo zusammmen,

ich habe gleich nochmal eine Frage,
kann mir irgendjemand erklären was diese Zeilen in wallHeatTransfer.C bewirken:?

valueFraction() =
        1.0/
        (
            1.0
          + Cpw*thermo.alpha().boundaryField()[patchi]
          *patch().deltaCoeffs()/alphaWall_
        );

So wie ich das sehe ist:
Cpw = spez. Wärmekapazität Fluid
thermo.alpha = Wärmeübergangskoeff. Fluid / Wand ???
alphaWall = der von mir eingestellte Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m^2*K)
und was ist patch().deltaCoeffs() ?

Danke,

Grüße
Max

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Hallo,

patch().deltaCoeffs() = 1/deltaX zum wandnahen Knoten

Gruß Thomas

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Hi Thomas,
danke für die Antwort,
nur verstehe ich dann nicht was valueFraction() ist...?

Ich verstehe nicht ganz was die Formel berechnet:

valueFraction = 1 / [ 1 + (cp * alpha /(deltaX * alphaWall)]

Ich versuche zu verstehen wie die wallHeatTransfer-BC arbeitet, da ich per Handrechnung Werte um alphaWall = 100 herausbekomme und alphaWall = 300 einsetzen muss, um auf das gewünschte Ergebnis zu kommen...

Danke,

Grüße
Max

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Hi,

mit der wallHeatFlux BC habe ich mich nicht mehr weiter beschäftigt, so dass ich dir auf die schnelle nicht sagen kann was das bedeutet.

Aber vielleicht hilft dir meine Art der Lösung der Wärmeübertragung über die Wände weiter.

Ich habe groovyBC verwendet. Dazu musst du es erst kompilieren. Die Anleitung dazu findest du hier:

http://openfoamwiki.net/index.php/Contrib_groovyBC

So habe ich dann mein Problem umgesetzt:

    w-ic2
    {
      type groovyBC;
value uniform 613.15;
gradientExpression "gradT";
fractionExpression "0";
variables "Cp0=1055;alphaa=10;Tinf=310;d=0.0015;lambda=17.6;alphai=(1/(d/lambda+1/alphaa))/(Cp0*alpha);alphai2=(1/(d/lambda+1/alphaa+1/alphai))/(Cp0*alpha);heatFlux=(1/(d/lambda+1/alphaa+1/a lphai2))*(Tinf-T);gradT=heatFlux/(Cp0*alphaEff);";
timelines (
);
    }

Gruß Chrisi

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Hi Chrisi,
danke, ja das hilft mir schon weiter,

nur eins beschäftigt mich noch:

du hast bei dir in der Formel für alphai2 ein alpha verwendet, welches du vorher nicht definiert hast...wo kommt das her?   Wird das vom Solver berechnet, und was stellt es dar? Ist alpha der Übergangskoeff. Fluid-Wand?

Danke schonmal,

Grüße Max

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Hi

also bei einem kompressiblen Solver (bei mir rhoPorousSimpleFoam) bezieht er automatisch den alpha-Wert aus der wandnächsten Zelle. alpha ist die Wärmeleitfähigkeit in der Zelle an der Wand. So ist zumindest meine Vermutung. alphai1 und alphai2 ist der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Wand innen und Wand. Ich berechne diesen iterativ also 2 mal. Das Ergebnis paast auf jeden Fall gut mit dem aus Fluent überein. Die Art dieser Implementierung entspricht etwa dem was bei Fluent auch bei konvektivem Wärmetransport berechnet wird.

Gruß Chrisi

[Diese Nachricht wurde von Chrisi1984 am 08. Jul. 2010 editiert.]

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Ahh, ok,
jetzt ist mir das klar.

Ich werd nun auch mal die groovyBC testen...

Dankeschön,

Grüße
Max

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Hallo an alle,

ich habe versucht das Tutorial des buoyantBoussinesqPimpleFoam aus in OF-1.7.1 mit der turbulentHeatFluxTemperature zu berechnen. er hat auch alle Files gelesen den Time Loop gestartet und dann acuh gleich mit Fatal Error abgebrochen.

Fehlermeldung sieht so aus:
request for volScalarField uniform from objectRegistry region0 failed

und dann zählt er mir die möglichen Objekte auf.

Muss ich für das alphaEff ein volScalarField anlegen? Ich dahcte das ist eine feste Variable die ich im Temperaturfeld angebe ...

Habt ihr eine Idee?

Vielen Dank schon mal voraus

Sarah

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