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Unbenannt.jpg laminarFlow.jpg

Hallo zusammen,

lese schon länger hier mit allerdings eher im CAD Teil. Nun hat es mich allerdings wegen meiner Bachlorarbeit zu der CFD Simulation verschlagen. Habe das Thema schon bei cfd-online gepostet, da wusste ich aber nicht, dass es auch ein deutsches OpenFoam-Forum gibt.
Mein Problem:
Ich muss eine Simulation erstellen mittels OpenFoam. Allerdings hat meine Betreuerin keine Ahnung von OpenFoam, so wie ich leider auch. Um sich nach einer neuen Arbeit umzusehen ist es leider auch zu spät. D.h ich muss da jetzt durch Selbststudium irgenwie durch.
Im Anhang ist mal ein kleine Skizze wie das ganze ausschaut. Bei dem ganzen Versuchsaufbau handelt es sich um einen Kaltwandreaktor. In diesem ist ein Rohr durch welches ein N2(98%)-Gasgemisch(dsa H2O in der Skizze ist falsch) strömt. Diese trifft dann auf eine SI-Plättchen, an welchem das Kohlenstoffröhrchen wachsen sollen.(Chem. Rkt. fürs erste nicht wichtig).
Die Auswertug der Strömung erfolgte bisher mit einer Kamer. Dabei wurde immer nur ein 2D-Schnitt fotografiert.

Als Foamer wurde mir, trotz laminarer Strömung, simpleFoam und nicht icoFoam empfohlen. Desweiteren solle ich ds Modell mit Blender erstellen und dann mit dem Plugin SwiftBlock vernetzen. Das Problem ist, dass ich mich mit Blender auch nicht auskenne.

Weitere Fragen wären:

Wie muss ich das Modell überhaupt erstellen ist hier 2D oder 3D besser, wie muss ich den Spalt betrachten, muss ich ie Reaktorwände auch modellieren oder reicht es vom Prinzip her wie im 2.ten Anhang?

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Hi und willkommen im Forum,

du möchtest nur die Strömung betrachten (vorerst), dann würde ich dir auch den simpleFoam Solver empfehlen. Desweiteren ist folgende Frage zu klären:

-> musst du mit Blender arbeiten?

Da du dich ja in CAD auskennst, würde ich dir dann Salome empfehlen. Damit kannst du auch Vernetzen oder zumindest für den Vernetzer in OpenFOAM ganz einfach dein Hintergrundnetz erstellen.

Bzgl. Blender.
Ist nicht schwer damit zu arbeiten. Man muss es halt nur einfach machen und immer wieder Informationen aus dem Internet beziehen. Allgemein verwende ich Blender nur zum Post-Processing, wenn ich wirklich spielen will 

Zum Thema 2D/3D.
Die Realität ist immer 3D deswegen würde ich dir eine 3D Simulation vorschlagen. Da dein Problem aber rotationssymetrisch ist, würde ich ggf. ein 2D-rotationssymetrisches Netz verwenden.

Viel Erfolg

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Grüße Tobias H.

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Idee.jpg

Dankeschön.

Juju noch ein neues Programm^^ mein Lebenslauf wird immer länger Werd ich gleich mal Testen

Ich denke ich erstell es erstmal in 3D auf 2D runterbrechen sollte dann immer noch gehen.

Mir ist da noch eine Idee gekommen. Muss ich eigentlich Düse und Heitzelement modelieren, oder reicht es nicht, wenn man einfach nur den Luftspalt als Block erstellt(Kantenlänge 18mm wie Heitzelement) und sagt Einlass im Boden von 4mm, links und rechts davon wall, oben wall(mit konstanter Temp 670K) und rechts und links Auslass?

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Mein Lebenslauf hat 1 1/2 Seiten Software  

Man lernt nie aus vor allem nicht auf Linuxebene.

Mir ist da noch eine Idee gekommen. Muss ich eigentlich Düse und Heitzelement modelieren, oder reicht es nicht, wenn man einfach nur den Luftspalt als Block erstellt(Kantenlänge 18mm wie Heitzelement) und sagt Einlass im Boden von 4mm, links und rechts davon wall, oben wall(mit konstanter Temp 670K) und rechts und links Auslass?

Das reicht!
Jedoch kann es sein das dir Informationen (wichtige) fehlen.
Die Querschnittserweiterung bringt normal Wirbel etc. mit sich, außerdem würde ich dir dann empfehlen ggf. mit Groovy eine eigene BC für den Einlass zu machen, da du eine parabolische Strömung zu erwarten hast.

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Grüße Tobias H.

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Versuch_1.jpg

BC=Boundary Condition?

Treten bei max 0,35m/s Austrittsgeschwindigkeit bereits relevante Verwirbelungen auf?

Was für Informationen wären das z.B.? Ist soewas schwierig zu programmieren, ohne Vorwissen? Bzw. muss man programmieren, wenn ich die Düse modellieren und dann den Block drauf setze?

Grade bin ich dabei das ganze mal in Salome zu erstellen. Meine Frage ist, wie ich das modellieren muss, damit ich es in OpenFoam verwenden kann. So wie es im Anhang gemacht habe? Oder muss zwischen(Abstand 5mm) kleinen Zylinder(4mm) und großen Zylinder(18mm) noch ein Viereck mit 20x20x5.
Oder ist es besser ab der Austritssebene von der Düse einen großen Block zu machen, der auch das Heizelement mit einbezieht?

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Zylinder.jpg

So also das, dass ich nur den Bereich als Würfel erstelle habe ich wieder verworfen.

Dafür haben sich ein paar Fragen ergeben:
OpenFoam:
Ich wollte mir mal das potentialFoam/cylinder anschauen. Dabei habe ich die Allrun Datei in der Konsole so aufgerufen:
.../potentialFoam/cyinder ./Allrun
Dabei bekomme ich folgenden Fehler und zwar bei allen anderen TuTs auch, wenn das Allrunscript komplizierter wird. Wenn nur blockMesh potentialFoam paraFoam aufgerufen werden müssen läuft das Allrunscript

Salome:
Erst habe ich einen Zylinder gemacht in faces zerlegt gemeshed und dann in OpenFoam berechnet, dabei hab simpleFoam airFoil2D als Vorlage genommen. Hat nach ein paar Änderungen auch geklappt, dass mir in ParaView U angezeigt wurde.
Jetzt möchte ich gerne das gleiche noch für 2Zylinder machen die aufeinander stehen. Nur leider schaffe ich es nicht, dass die Kontaktflächen nur ein face sind. Wenn ich Cylinder_1 und Cylinder_2 "fusen" will kommt das raus was im Anhang ist.
Habe schon mit Compounds rumgespielt statt Fuse Common verwendet, Glue aber bisher hat es einfach nicht geklappt

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Hallo,

welche Fehler bekommst du den mit deinen Skripten?
Und was passt nicht bei Salome? Ich kann dir da nicht ganz folgen.

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Grüße Tobias H.

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Rohr_mit_Einschnitt.zip

Hi Shorty,

also "Fehler" ist z.B bei
/basic/potentialFoam/cylinder

Code:

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~/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/basic/potentialFoam/cylinder$ ./Allrun
Modifying /opt/openfoam211/etc/controlDict to enable allowSystemOperations
cp: reguläre Datei »/opt/openfoam211/etc/controlDict.3315“ kann nicht angelegt werden: Keine Berechtigung
Enabling allowSystemOperations in /opt/openfoam211/etc/controlDict.
./Allrun: 24: ./Allrun: cannot create /opt/openfoam211/etc/controlDict: Permission denied
Running blockMesh on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/basic/potentialFoam/cylinder
Running potentialFoam on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/basic/potentialFoam/cylinder
Running streamFunction on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/basic/potentialFoam/cylinder

oder bei simpleFoam/pipeCylic

~/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic$ ./Allrun
#Modifying /opt/openfoam211/etc/controlDict to enable allowSystemOperations
cp: reguläre Datei »/opt/openfoam211/etc/controlDict.3569“ kann nicht angelegt werden: Keine Berechtigung
Enabling allowSystemOperations in /opt/openfoam211/etc/controlDict.
./Allrun: 24: ./Allrun: cannot create /opt/openfoam211/etc/controlDict: Permission denied
Running blockMesh on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic
Running topoSet on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic
Running refineHexMesh on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic
Running decomposePar on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic
Running simpleFoam in parallel on /home/leon/OpenFOAM/leon-2.1.1/run/tutorials/incompressible/simpleFoam/pipeCyclic using 5 processes

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Ich glaub das liegt an der nicht vorhanden Berechtigung, aber ich wüsste nicht wie ich da eine Berechtigung erstellen kann. Manuelles erstellen des controDict Ordners funktioniert auch nicht

Das zweite Problem ist in Solome, dass ich, nur um ein bisschen zu üben, zwei aufeinanderstehnde Zylinder verbinden möchte um ein gemeinsames Netz zu erhalten.
Der untere, schmale Zylinder und der obere breite Zylinder treffen sich ja an den Stirnseiten. Diese zwei Flächen muss man ja bevor man das Netz erstellt irgendwie verbinden. Allerdings bekomm ich das nicht so richtig hin.
Wenn ich beide Zylinder modelliere und dann "Fuse" bekomme ich das obige Objekt.
(Die zwei Zylindermäntel habe ich zur besseren Übersichtlichkeit ausgeblendet)

P.S.: Ist es möglich, dass man Beiträge ersetzten kann, habe beim Aufräumen meines Postfaches noch ein altes Benutzerkonto gefunden.

EDIT:

Habe nun versucht ein Rohr zu erstelln, aus welchem ein Stück herausgeschnitten wurde. Eigentlich sollte die Geschwindigkeit an dem engen Stück höher werden aber da tut sich leider nix 
Als Voralge habe ich den air2Foil-Fall genommen und angepasst. Ich werd mich auf alle Fälle dahinterklemmen, aber vielleicht findet jmd. meinen Fehler schneller

[Diese Nachricht wurde von Bullllseye am 05. Feb. 2013 editiert.]

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Ich glaub ich habe eine Lösung gefunden, zumindest kann ich nun ParaView öffnen ohne Fehlermeldung
Folgende habe ich mit Kubuntu 12.04 und Dolphin gemacht

1.Diesen Code in eine Textdatei abspeichern

Code:

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[Desktop Entry]
Comment[de]=
Comment=
Exec=kdesudo dolphin
GenericName[de]=
GenericName=
Icon=system-file-manager
MimeType=
Name[de]=ROOT Dolphin
Name=ROOT Dolphin
Path=
StartupNotify=true
Terminal=false
TerminalOptions=
Type=Application
X-DBUS-ServiceName=
X-DBUS-StartupType=
X-KDE-SubstituteUID=false
X-KDE-Username=
X-Ubuntu-Gettext-Domain=desktop_kdebase

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2.Klick auf die erstellte Datei, damit startet Dolphin mit Rootrechten
3.Nach /opt/openfoam211/etc/ navigieren
4.controlDict öffnen
5.allowSystemOperations auf 1 setzen
6.Allrun Script verwenden

So konnte ich z.B basic/potentialFoam/cylinder zumindest öffnen, auch wenn ein error Ordner erstellt wurde.
simpleFoam/pipeCyclic ist sogar ohne Fehler durchgelaufen 

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Hi,

ich hab mein OpenFOAM immer in meinem Home, da man in opt keine Berechtigungen hat.
Du kannst mit

Code:

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sudo chmod 777 -R /opt/openfoam211

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diesem Ordner Schreibrechte geben.
Das mit deinem Fuse versteh ich nicht. Sieht doch alles so aus wie es sein soll (du kannst auch einen Schnitt machen -> clipping).
Willst du mit Tets vernetzen?

Zu deiner letzten Frage. Ein Rohr mit Querschnittsverengung hat bestimmt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit wenn sich der Querschnitt verkleinert (Kontigleichung).

Du machst wohl einiges noch falsch.

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Grüße Tobias H.

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So habe mit jmd gesprochen, der am Lehrstuhl mit OpenFoam arbeitet und er meinte, dass ich nicht simpleFoam verwenden soll, sondern chtmultiRegionFoam. Der Grund ist, da ein Temperaturgradient im Heizelement vorherscht. Oben 730°C und unten 680°C

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Also wenn du dein Heizelement auch mit modellieren möchtest dann bleibt dir gar nichts anderes übrig als den MultiRegion Solver zu nehmen. Allerdings dürfte dein Problem auch mit einem einfacheren Wärmelöser -- mit einer Wärmestromvorgabe (Watt/m²) als BC -- auch zum richtigen Ergebnis führen. Eine konstante Wandtemperatur ist natürlich falsch.

Apropos: simpleFoam ist nicht für Wärmeprobleme geeignet, da gebe ich deinem Professor recht (hab ich hier auch noch nie behauptet  )

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Grüße Tobias H.

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Aufbau_Modell.jpg

Prof. ist der gute Herr noch nicht^^
Welcher Foamer wäre das den? Einer der buoyant-Foamer?
Die Raktorwand könnte noch als perfekt isoliert betrachtet werden. Nur das Heizelement eben nicht. Alles Festkörper im Reaktor sind ausgeschnitten. So wie im Anahng zu sehen soll auch später die Simulation ausschauen.

[Diese Nachricht wurde von Bullllseye am 12. Feb. 2013 editiert.]

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Hi,

oh  einer vom Lehrstuhl ... ja das stimmt dann ist er noch nicht Professor.
Das mit dem Heizelement versteh ich noch nicht ganz. Sind die Temperaturen konstant an diesen Wänden oder ist das von Messungen bekannt, dass das sich ungefähr so verhält.

der chtMulti ist ein Solver mit dem man die Interaktion zwischen Fluid/Solid/Fluid/ etc. simulieren kann. Da du nur Fluid hast (Festkörper sind ja herausgeschnitten), würde ich dir einen Buoyantsolver empfehlen. Natürlich geht das alles mit dem Multi auch (keine Frage).

Die Vernetzung von diesem Körper "könnte" ggf. noch in Salome gemacht werden. Kann ich dir aber nicht ausführlich erläutern, da ich die Geometrie selber benötigen würde um das zu testen. Ich empfehle dir snappyHexMesh zu nehmen. Das ist sehr komfortabel.

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Grüße Tobias H.

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Er war auch nicht wirklich erpicht darauf mir zu helfen.

Bzgl. des Heizelemts:
Man muss oben 730° einstellen, damit dann unten, an der Reaktionsstelle, wo die "Luft" aus dem Rohr auftrifft, 680° sind.

Ich nehme an der buoyantsimplefoam?

Als was würdest du die Datei den brauchen? Salome Speicherformat, oder eine .stl?
Kennst du das die sHM-GUI HelyxOS?

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Hi,

1. ja ich kenne die GUI Helyox, jedoch fühle ich mich da nicht sehr wohl. Ich mach lieber alles in der Konsole. Brauch keine GUI, da ich schon einige Skripte geschrieben hab, die mir eine menge Arbeit abnehmen. Aber kannst du gerne testen.

2. Für Salome  -  das python Skript wäre das einfachste --> File -> Dump script | ansonst STEP

3. Das mit den Temperaturen ist jetzt einleuchtend, allerdings müsstest du dann wirklich das Heizelement mit in deine Rechnung miteinfließen lassen, ansonsten sehe ich keine Möglichkeit wie du das umsetzt. Daher wohl die Anmerkung hin zum multiRegion Löser.

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Grüße Tobias H.

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KWR.zip

Py im Anhang. Danke dir fürs anschauen

Das klingt nicht gut. Bzw klingt nach mehr Arbeit. 
Ich würde erst jetzt mal versuchen das ganze mit dem Mesh aus dem Salome 6.6.0 Thread zu versuchen.
Erstmal in icoFoam, dann simpleFoam. ganz ohne Temps. Dann das ganze mal mit sHM und dann versuchen noch dem Heizelement die Temperatur geben.

EDIT:
Ich weiß allerdings nicht ob die Einheiten stimmen. Eigentlich dachte ich, dass es mm sind

[Diese Nachricht wurde von Bullllseye am 12. Feb. 2013 editiert.]

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Ist das eine streng geheime Geometrie?
Wenn nicht, würde ich das dann gerne als Tutorial auf meine Seite einpflegen.

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Grüße Tobias H.

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Nein ich denke nicht. Die Maße sind auch noch nicht endgültig, grob stimmen sie, aber eben noch nicht 100% Aber sicherheitshalber ich frag morgen mal nach. hab noch nen Edit hinugefügt

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Also mit Salome zu vernetzen ist möglich aber den Aufwand würd ich nicht betreiben.
Hab dein Netz mit sHM schon erzeugt. Sieht alles super aus (sogar schon für den MultiRegion verwendbar).

Das Heizelement: Ist das ein Heizstab oder nur eine Art "Leiter". Quasi bei den 720°C wird die Wärme durch den "Wärmeleitungsblock geleitet" ?

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Grüße Tobias H.

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Das hört sich schon mal gut an.

Bzgl. der Wärmeeinbringung frag ich nochmal nach.

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Das wäre gut. Weil wenn in deinem "Heizblock" eine Heizpatrone ist, dann könntest du das anders modellieren und den Wärmestrom vorgeben.

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Grüße Tobias H.

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Also das ganze ist so aufgebaut:
Was ich lapidar als Heizblock ausgeschnitten habe, ist in Wirklichkeit ein Stahlblock mit einer Bohrung(ca.4-6mm Durchmesser) für die Heizpatrone. Zwischen Heizpatrone und Reaktionszone sind ca. 3-5mm Stahl. Das Termoelemt sitzt einmal am Anfang der Heizpatrone. dort werden die 730° eingestellt. Die zweite Temperatur wird genau an der Rkt.zone gemessen. Dabei herrscht aber ein stetiger Volumenstrom vor, welcher die Rkt.zone immer kühlt.

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Hi,

also das war mir klar, dass durch dein Einlass das Gas mit einem Massenstrom (der nicht konstant sein müsste) strömt und dabei die Heizpatrone kühlt.
Ich bin noch dabei mit sHM und den Regionen das alles aufzubaun. Verzweifel grade auch an einer meiner Geometrien.

Das mit dem Stahlblock dachte ich mir schon. Möglicherweise reicht es dann an der Heizpatrone die Temperatur vorzugeben. Schöner (so finde ich) wäre die Vorgabe eines Wärmestroms q.

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Grüße Tobias H.

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Der Massestrom sollte eigentlich schon konstant sein.
Da ich nun erfolgreich Rohr mit Verängung berechnet habe und plausible werte rauskamen, werde ich mich mal an die große Geometrie wagen und schauen, ob plausible werte bei rumkommen. Alles aber vorerst mit Tets
Als nächstes sHM bei einfachen Rohr, dann Reaktor.
Und am Schluss mach ich mir Gedanken über den Wärmeeintrag

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1a.png 2a.png 3a.png

Hi,

alles fertig  
Ist natürlich jetzt nicht deine exakte Geometrie und die Randbedingung müsste man nochmals prüfen bzw. für deine Anlage anpassen. Wie der Reaktor nach oben hin ist weiß ich nicht.

Anbei ein paar Aufnahmen. Das Heizelement hab ich angenommen. Der Stahlblock ist etwas dick und hat eine Temperatur von 572 °C an der Unterseite. Die Vorgabe der Temperatur des Heizelements ist mit 720°C angenommen worden (wird aber mehr sein).

Musst eben nochmals schaun wie deine Thermoelemente sind und auf die Wand zurückschließen oder über den Wärmestrom die Temperatur abschätzen. Weiter sind natürlich meine Geschwindigkeiten willkürlich angenommen (laminar) und das Netz ist noch sehr sehr grob und die Geometrie wird nicht der Originalen entsprechen.

Wenn es für dich in Ordnung ist, nehme ich das in meine Tutorials auf. Kann dir auch alles zukommen lassen.
Ist definitiv ein schönes Tutorial geworden. Alles mit einem Skript ausführbar und für jeden verständlich.

Der chtMulti hat schon seine Ansprüche bzw. sHM + multiRegions

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Grüße Tobias H.

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Top. Schaut sehr, sehr schon gut aus. 

Danke für deine Angebt, aber ich würde das gerne selber machen. Natürlich würde ich mich freuen, wenn du mir bei Fragen meinerseits helfen könntest 

Bei Bild 1a gibt es beim outlet eine starke, thermische, nach unten gerichtete Turbulenz, kommt diese durch die Wärme zustande, die sich am outlet staut? WEnn ja, is es möglich die Wärme nach oben "wegsteigen" zulassen?

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Hi,

Bild 1a:: Die Rückströmung ist damit begründet da ich ein "inletOutlet" verwende und zu Beginn der Simulation die Faces, welche nahe am Stahlblock sind mit (0 0 0) behaftet werden.

Nach meinen bisherigen Einschätzungen bleiben die Inlet-Faces dieser RB immer auf diesem Wert (zumindest hab ich das bislang erlebt). Hier müsste man ggf. mit einer anderen RB rechnen damit die Wärme direkt nach oben abströmen kann.

Wie gesagt ist das eine einfache und schnelle Lösung meinerseits und die RB müssten noch angepasst werden.

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Grüße Tobias H.

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