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Hi,

ich würde gerne die Kühlung einer Platte mittels einer Düse bzw. mittels eines Düsenfeldes simulieren.

- Kann OpenFoam das theoretisch/praktisch ?

- Welche OpenSource Programme kommen dafür in Frage ?

Im Voraus Danke für die Antworten

Simulinho

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Hallo Simulinho,
Kühlung einer Platte mittels einer Düse. Leider sind dies etwas zu wenig Informationen um eine konkrete Aussage zu treffen?
Meine Interpretation daraus: Einen Düsenstrahl der auf eine Platte prallt und dabei Wärme aufnehmen soll und entsprechend die Platte kühlt?
Soll dabei ein 2Phasen-Gebiet nachgestellt werden (Luft/Wasser) und das Solid (Platte) oder ist es möglich mit einer Phase zu rechnen?

- OpenSource Programme:
Für die Geometrieerstellung würde ich Salome empfehlen. Blender gibt es auch noch jedoch habe ich damit bisweilen noch nicht gearbeitet und kann hierzu keine nähere Aussage treffen. Mit Salome konstruiere ich beispielsweise alle meine Geometrien. Die neue Version 6.5.0 läuft jetzt auch wunderbar. Keine Speicherprobleme mehr (Segmentation fault), die ich öfter hatte. Wenn man erstmal mit Salome gearbeitet hat und die Funktionsweise verstanden hat, dann kann man sehr schnell Änderungen oder neue Geometrien erstellen.

Es ist möglich die Oberflächenkontur in Patches einzuteilen, diese mit einer Triangulation zu versehen und als STL zu exportieren. Damit kannst du das Tool snappyHexMesh füttern, dass ein in OpenFOAM integrierter hexadominater Autovernetzer ist. jetz wo dus sa

Für das Postprocessing empfiehlt sich Paraview.
Ein sehr gutes Postprocessing Tool, dessen Schwächen ich bislang nur bei der Interpolation bestimmter Werte auf einem Slice erkennen konnte. Thomas Tian beschreibt dies immer dadurch, dass Paraview diese Ungenauigkeit bezüglich Liniearisierung hervorruft. Ansonsten find ich es sehr angenehm zu bedienen.

Hoff es hilft etwas weiter.

Grüße Tobi

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Hi,

- "Einen Düsenstrahl der auf eine Platte prallt und dabei Wärme aufnehmen soll und entsprechend die Platte kühlt? "

genau.

- " Soll dabei ein 2Phasen-Gebiet nachgestellt werden (Luft/Wasser) und das Solid (Platte) oder ist es möglich mit einer Phase zu rechnen? "

Stickstoff als Kühlmittel und Platte aus Metall.

Kann man diese Simulationsaufgabe prinzipiell mit OpenFoam bearbeiten ? Mir würde für eine Abschätzung des Wärmeübergangs auch erst einmal eine 2D-Simulatioon reichen.

Habe noch nie mit dem Programm gearbeitet.

Gruß

Simulinho

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Hi,

ja das kannst du machen.
Wenn du Stickstoff aus der Düse auf die Platte düst, kannst du den CHT nehmen.
Glaub da gibts auch noch nen anderen Solver für zwei Regionen müsst ich aber nochmals nachschauen.

Mit dem CHT kannst du prinzipiell x Fluidregionen und y Solidregionen mit jeweil unterschiedlichen Spezifikationen verwenden.
Hab darüber meine Bachelorarbeit geschrieben und Doppelrohrwärmetauscher mit:

Kühlwasser
Heißzwasser
Innenrohr
Außenrohr
Isolation

gerechnet.

Grüße Tobi

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Hi,

danke für die bisherigen Antworten. Also unterschieliche Regionen geht, so weit so gut, aber geht eben auch die Simulationen eines Freistrahls ? Das ist doch meines Wissens nach einen Tick komplizierter als Ein Wärmetauscher.

MfG

Simulinho

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Hi,

mit "Freistrahl" verstehe ich gerade die Simulation von einem Zweiphasengemisch, Luft/Stickstoff, oder?
Wenn dies der Fall ist wirds etwas komplizierter. Sollte das Phasengemischt Luft/Stickstoff noch untersucht werden müsste ich gerade
passen. Man könnte ggf. den Solver interFoam oder ähnliches etwas erweitern, damit er auch das Solid mit rechnet.

Anderenfalls, wenn nur Stickstoff und das Solid betrachtet werden und sonst kein weiterer Stoff (aber das wär ja dann keine Freistrahldüse),
dann kann der chtmulti verwendet werden.

Grüße Tobi

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Die Frage ist, ob es für das Kühlverhalten relevant ist, dass der Stickstoff-Freistrahl in eine Stickstoff-Suaerstoff Umgebung eindringt.
Ich denke eher nicht. In dem Falle würde ich die Gasseite als einphasig (Stickstoff, oder in erster Näherung Luft) annehmen.
Das "Problem" mit Freistrahlen ist, dass die meisten Turbulenzmodelle meines Wissens eher für wandgebundene Strömungen geeignet sind.
Dieses Problem ist allerdings kein OpenFoam-spezifisches, sondern liegt viel mehr am verwendeten Turbulenzmodell.
Dein Strömungsproblem ist daher bei OpenFoam nicht schlechter aufgehoben als bei anderen CFD Paketen, denke ich.
Kommt jetzt ein wenig darauf an, wie wichtig Dinge wie z.B. Strahlaufweitung sind.

Thomas S

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Anordnung.PNG

Hi,

danke, das du Licht ins Dunkel bringst. Ich habe bisher unter Freistrahl immer verstanden, das ein Fluid aus einer Öffnung austritt und praktisch "nicht geführt" wird. Die Problematik der Phasenvermischung - in meinem Fall Stickstoff und Luft - hatte ich jetzt gar nicht auf dem Schirm.

Um das ganze noch zu verkomplizieren (bzw. evtl. wird es dadurch ja einfacher), der Stickstoff dringt durch eine Bohrung von 1 - mehreren mm und prallt bei 1mm Abstand Düsenplatte - zu kühlende Platte. Die Düse ist praktisch die Bohrung einer Platte, d.h. die Strömung wird seitlich an den Plattenrändern rausströmen.

Ich habe eine Skizze angehängt.

Hierzu noch eine Frage:

Ich habe mich mit den analytischen Formeln zu Düsenströmungen etwas beschäftigt. Gelten diese in meinem Fall ? Wenn man die Skizzen in diversen Skripten betrachtet, sieht man immer eine einzelne freie Düse im Abstand 1-xmm von der Platte. In  meinem Fall geht es aber ja nicht um eine freie Düse, sondern um eine Platte mit Bohrung, so dass sich doch ein anderes Strömungsfeld ausbilden sollte als bei einer freien Düse.

MfG

Simulinho

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Ich bin da auf dem Gebiet der Freistrahlen kein Experte, aber ich sag mal:
1.) denke ich die Annahme einphasig (also alles Stickstooff) ist in der Anordnung vollkommen in Ordnung. Die am Anfang im Spalt vorhandene Luft wird in einem stationären Zustand sicherlich komplett vom Stickstoff verdrängt.
2.) ist wohl eher kein Freistrahlproblem. Ich denk von Freistrahlen spricht man wenn der Abstand Düse-Wand >> Düsenöffnung, oder so. In deinem Fall sieht es eher wie ein T-Juntion aus.
Überleg dir ob deine Geomtrie (runde Austrittsbohrung, eventuell als rund-anzunehmende gehühlte Wand) rotations,symmetrisch ist, dann kannst du auf jeden Fall 2D rechnen. Eventuell auch runde Bohrung, rechteckige Platte, dann geht es mit 3D mit zwei Symmetrieebenen.

Thomas S

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Hallo zusammen,

bzgl. Freistrahl kann ich der Meinung von Thomas nur zustimmen. Ein Freistrahlproblem ist dies sicher nicht, da sich kein freier Strahl ausbilden kann.

a) Der Abstand von Düse zu Platte ist einfach zu gering dafür
b) Die Ausbildung eines Freistrahls erfolgt normalerweise nach der Düse, sodass das Fluid in ein strömungsfreies Feld eindringt (Umgebung ohne Wandbegrenzung - vgl. Wasserschlauch etc.).

Entsprechen ist es kein Freistrahlproblem. Vor allem da die Strömung den Düsenstrahl beeinträchtigt und somit die analytischen Verfahrens
nach meinem Wissen nicht mehr gültig sind.

Deswegen wohl ein Problem, wie Thomas schon erwähnte, für Tjunction.

Grüße
Tobi

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Hi,

Danke an alle für die schnelle Hilfe. Hat mir sehr weitergeholfen.

2 softwarespezifische Fragen noch:

a) OpenFoam gibt es nur für Linux ?!

b) Habe im Netz auch eine ältere Version für Windows gefunden.

Nennt sich "OpenFOAM for MS windows binary release"

http://openfoam-mswin.sourceforge.net/

Hat jmd. Erfahrung damit ? Gibt es auch schon eine neuere Version ?

Lohnt es sich für mich zur Lösung meines Problems diese auszuprobieren oder soll ich lieber gleich

a) Rechner besorgen mit Linux

b)virtuelle maschine aufsetzen

MfG

Simulinho

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Ok, für dein Kühlproblem würde ich eine Linuxmaschine oder eine Virtual Box empfehlen.
Es gibt zwar immer mal wieder Ports von OF für Windows, aber die hängen der offiziellen Version immer hinterher, die es nämlich nicht für Windows gibt.

Thomas S

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Hi,

bzgl. OF und Windows hilft dir vielleicht dieser Link weiter. Bruno Santos ist da immer sehr darauf bedacht, dass neue OF für die Windowsmaschinen am Laufen zu halten, derzeit OF-2.1.0
Stichwort: Blue Cfd - habe allerdings damit keine Erfahrungen gemacht. Thomas Tian verwendet glaub die Windows Version - bin mir aber nicht sicher. Vllt. kann er ja ein Feedback geben.

Blue CFD

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Hallo,

@Tobi: nee, nee, ich habe nichts mit BlueCFD zu tun   Ich kompiliere OpenFOAM für Windows 64bit selbst. Ich benutze lediglich die Patches von Symscape, die ja für jeden bereit gestellt werden.

Ich stelle die Windows Versionen in regelmäßigen Abständen auf meiner Webseite unter Download zur Verfügung. Bitte nicht den IE benutzen, falls du auf meiner Webseite gehst. Habe mit diesem IE noch ein paar technische Probleme.

www.building-engineering.de

Viel Spass

Viele Grüße
Thomas

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Hey

@TTB: ich war mir ja nicht ganz sicher welche Version du benutzt  . Hatte lediglich im Hinterkopf das du OF mit Windows verwendest. Anbei noch eine Frage, die mich selber interessiert. Kann man in Windows auch eine Art von bash,csh etc. Skripte verwenden oder python?

Tobi

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