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Hallo!

Ich bin noch relativ neu bei OpenFOAM und hoffe ihr
könnt mir weiterhelfen.

Ich will die Wärmeleitung durch einen Festkörper rechnen,
hierfür nehme ich den Löser laplacianFoam.
Konkret geht es um die Wärmeleitung durch eine Betonwand.
Auf der Außenseite des Bauwerks gibt es Randbedingungen
in Form von Sonneneinstrahlung, Wärmeabstrahlung und Konvektion.
An der Innenseite soll nur die Konvektion eine Rolle spielen.

Könnt Ihr mir sagen, welche Randbedingungen man hierfür
in OpenFOAM verwendet?
Bisher habe ich bei cfd-online.com erfahren, dass man wohl
für die Konvektion den Typ groovyBC verwenden kann.

Könnt ihr mir weiterhelfen?

Viele Grüße,
Walter

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Hallo Walter,

rein privater Interesse, Vielleicht könnten Sie mir erörtern, wie die Simulation durchführen wollen? LaplacianFoam simuliert ja nur die Laplacian Gleichung, wie Wärmeleitung. Gedanklich könnte man doch jetzt die Oberflächentemperatur alles per Hand berechnen (Konvektion + Strahlung) und als fixe Temperatur vorgeben. Dann stellt sich ja stationäres Temperaturprofil für den Beton ein.

So, nun zu den Fragen:

leider sind die Randbedingungen die all Ihre Forderungen entsprechen teilweise nicht in der offiziellen OpenFOAM Version so verfügbar. Bis jetzt kenne ich nur die Version von Engys Ltd., die diese Bedingungen unterstützt. Vielleicht kann dir da T.Schumacher weiterhelfen.

ABER, es gab auch schon mal Ansätze mit OpenFOAM und Groovy. Als Beispiel, wie man herangehen könnte, Groovy und Konvektion. Achtung, diese Randbedingung beinhaltet schon den Wärmedurchlasswiderstand der Bauteilschicht.

Code:

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type groovyBC;
        value uniform 283;
        gradientExpression "gradT";
        fractionExpression "0";
        variables "Cp0=1004;alphaa=4;Tinf=283;d=0.0015;lambda=0.81;alphai=(1/(d/lambda+1/alphaa))/(Cp0*alpha);
        alphai2=(1/(d/lambda+1/alphaa+1/alphai))/(Cp0*alpha);heatFlux=(1/(d/lambda+1/alpha);
        timelines ();

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Falls der Sprache Englisch mächtig gibt es hier auch ein paar Informationen:
http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam/74593-mixed-bc-heat-transfer-lap lacianfoam.html#post268458

Gruß Thomas

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Vielen Dank für deine Antwort.
Der Ansatz mit groovyBC könnte funktionieren.

Ich verstehe deine erste Frage nicht ganz.
Da ich das Modell zeitabhängig sein soll hängen Strahlung und
Konvetion ja von der Oberflächentemperatur ab und sind in jedem
Zeitschritt unterschiedlich. Was genau meinst du damit, dass man
eine fixe Oberflächentemperatur vorgeben kann?

Grüße,
Walter

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schema.jpg

Hallo,

sind denn die Randbedingung auch stationär (siehe Schema) oder sollen die sich über die Zeit ändern und somit eine Wärmewelle ausbilden, die die Betonwand durchwandert?

Ich wollte mal etwas ähnliches simulieren, aber aus Zeitgründen noch nie dazu gekommen. Ich wollte das TAV Temperaturamplitudenverhältnis) einer Wandkonstruktion berechnen.

Dabei wollte ich mir ein kleinen 3D Raum konstruieren. Die Randbedingungen hätten bei mir Konvektion und Strahlung in Abhängigkeit des lokalen Ortes berrücksichtigt.

Den Ansatz mit laplacianFoam hatte ich berrücksichtigt. Nur wenn ich keine lokalen Luftströmungen an der Bauteiloberfläche wie Auftrieb beachte, könnte ich ja auch TRNSYS verwenden... Durch TRNSYS bekomme ich aber nur eine gesamte Oberflächentemperatur für das Bauteil berechnet, sprich eine fixe Oberflächentemperatur für den aktuellen Zeitschritt.

Daher bin ich sehr an ihr Vorgehen interessiert, wie Sie heran gehen wollen...

Gruß Thomas

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Fast die gleiche Skizze habe ich vor kurzem für eine andere Berechnung angefertig. Dort wurde ein Gleichgewichtszustand gesucht,
dies kann man mit EES (http://www.mhhe.com/engcs/mech/ees/whatisees.html) sehr komfortabel lösen. Einfach für jeden Knoten die Gleichung eintragen und EES löst alles automatisch auf.

Aber diese Rechnung mit dem Turm soll nicht-statisch sein, sowohl die Temperaturverteilung im Turm als auch die Randbedingungen sind zeitabhängig.

Als Eingangsparameter wird der Sonnenstand benutzt und die Temperaturen des Turms an verschiedenen Stellen zu verschiedenen Zeiten bestimmen.

Aktuell bin ich am überlegen ob eine andere Software für die Rechnung benutzen will: Elmer (http://www.csc.fi/english/pages/elmer)
Damit ist es im Gegensatz zu OpenFOAM problemlos möglich mehrere (auch zeitabhängige) Randbedingungen gleichzeitig anzulegen.

Viele Grüße,
Walter

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