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Hallo Zusammen,

hat jemand Erfahrung bei der Simulation von Sprühbildern? Ich würde gerne eine 2 Phasenströmung simulieren. Innerhalb des Cases soll aus einer Düse ein Wasserstrahl in die freie Umgebung sprühen. Der Austrittsstrahl soll dabei direkt nach Austritt aufbrechen und es soll ein feines Spray entstehen. Nun habe ich dies mit Hilfe des interFoam-Löser (vor allem als 2 Simulation) versucht, erhalte jedoch meist nur einen geraden Austrittsstrahl mit maximal einer sehr kleinen Erweiterung des Strahls. Hat jemand Erfahrungswerte oder Ideen? Liegt es daran, dass ich inkompressibel rechnen wollte und zu wenig Störungen innerhalb meines Fluid habe und so eine idealiserten Austrittsstrom bekomme. Für Anregungen wäre ich sehr dankbar.

Mit freundlichen Grüßen 

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Hi,

hast du eine 3D Simulation erstellt oder 2D ?
Ich bekomm derzeit nichts Sinnvolles aus deiner Düse raus!

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Grüße Tobias Holzmann

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Hallo,

ich hab zwar was raus,die Frage ist nur ob das Sinnvoll ist. Prinzipiell hab ich beides schon probiert 2D und 3D. Das erste Problem dass ich habe, ich bin mir nicht ganz sicher was überhaupt die Lösung ist. Bekomme ich überhaupt ein Sprühbild oder ist ein einfache Strahl die Lösung (bei Drücken bis 5 bar. Ein Strahl hab ich nämlich schon hinbekommen also ein einfacher gerade Austrittsstrahl der leicht schwankt. Wenn ich bspw. jetzt einen Gartenschlau mir vorstelle bekomme ich ja nur ein Sprühbild wenn ich den Strahl durch irgendwelche einbauten beeinflusse, oder sehe ich das falsch?

Hab jetzt die letzte Zeit aber mir die Sache nicht mehr angeschaut, sondern wollte mich jetzt mal mehr mit den Partikeln beschäftigen. Für Anregungen bin ich aber immer offen?

Gruß

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Welchen Löser hast du verwendet?

interFoam? oder LTSInterFoam

Und wie sah deine Geometrie + RB aus?

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Grüße Tobias Holzmann

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ich hab InterFoam verwendet, LTSInterFoam sollte aber auch gehen. Die Randbedingungen weiß ich gerade nicht nehr genau. Hatte, glaube ich, beim Druck einen fixedValue inlet (oder totalPressure) die Wände (Düse und Rückwand) zeroGradient. Die Außenpatches hab ich auch mit fixedValue gesetzt. Beid den Geschwindigkeiten hab ich nur den Inlet fixed gesetzt und die Wände mit 0. Und alpha 1 hab ich am inlet mit inletOutlet 1 gesetzt. Ich musste jedoch zuvor den zylindrischen Teil innerhalb der Düse mit setFields füllen, nur mit den Randbedingung hat es nicht funktioniert.

Hatte den Case leider aus versehen gelöscht bzw. finde ihn nicht mehr schaue mal das ich es wieder hin bekomme und dann sende ich es dir. Achso was ich auch noch machen musste damit er funktioniert war den Düsenteil D4.eMesh mitm level 6 verfeinern plus 2 layers. Hab auch nur 0.09 sekunden simuliert bekomme dauerte sehr lange mit interfoam

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Hmmm ... der interFoam gibt bei mir schönere Ergebnisse als der LTS.

Beim LTS bekomm ich extreme Geschwindigkeitsprofile.
Soweit läuft grad alles.!

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Grüße Tobias Holzmann

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hab den case gerade wieder doch wieder gefunden. ich hatte auch nur einen kleine Zone hinter der Duese verfeinert man kann, glaube ich zumindest den Einfluss des groben Netz genau erkennen. Bis welchen Zeitschritt hast du simuliert? Ich bekomme nämlich bei erreichen des groben Netz auch sehr hohe Geschwindigkeiten für Luft.

Die Datei ist leider zu Groß für einen Upload. Hab schon ein wenig zusammengestaucht, jedoch immer noch 115 mb.

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Geschwindigkeit.png alpha.png

bin gerade bei 1sek angelangt.

Beim LTS habe ich wohl irgendwo falsche Eingaben bzgl. Solversettings

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Grüße Tobias Holzmann

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Hey,

hab mir gerade etwas bzgl. Zersträuben durch gelesen und so einfach wird das nicht sein, wie du/ich/wir uns das vorgestellt haben 

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Grüße Tobias Holzmann

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hohlkegel.png

Ich hab mal nochmals etwas nachgelesen bezüglich Düsengeometrie und Sprühbild. Eine einfache Düse zu simulieren, um ein Sprühbild zu erhalten ist nicht möglich bzw. mit dieser Geometrie erhält man nicht den Effekt, den wir simulieren wollen.

- zur Zerstäubung von Fluiden bedarf es einige Besonderheiten.

Hab grad eine neue Geometrie angefertigt. Werde das morgen mal Vernetzen und dann Simulativ untersuchen.

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Grüße Tobias Holzmann

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Hallo,

kannst du mir vielleicht den Link oder Literatur senden, bzgl. der Zerstäubung oder den Randbedingungen?
Die von dir gezeigte Hohlkegeldüse geht ja in die Richtung Beeinflussung des Strahl. Eine weitere Mäglichkeit wäre vielleicht auch eine 2-Stoffdüse?

Gruß

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Hey,

Beeinflussung - ja ... bei einer normalen Düse, ohne Drall etc. wird das Fluid eigentlich lediglich durch die Schwerkraft zerperlt und damit eine wesentlich höhere Oberfläche erzielt (vgl. Gießkanne).

Ich muss nachher mal nochmals nach der Quelle schauen. Hab da ne PDF im Internet gefunden und natürlich auf diversen Seiten gelesen (mit unter auch eine - anscheinend - prädestinierte Firma im Bereich von Zerstäubungstechnik - http://www.duesen.biz/)

Ist jetzt nicht die klassische Literatur aber daraus kann man sich schon einiges ableiten.

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Grüße Tobias Holzmann

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Hallo zusammen,

realistisch sehe ich für VOF hier wenig Chancen, vor allem wenn die Tropfen realitiv klein werden, was ja der Sinn der Zerstäubung ist. Man kann den Zerfallsbereich (ob Zertropfen, Zerwellen oder Zerstäuben) bei der Einstoffzerstäubung über Kennzahlen abschätzen. Details finden sich hier z.B.:
http://d-nb.info/974219525/34
Wenn man einen Zerstäubungsprozess mit einer typischen Zerstäuberdüse berechnen möchten und man weiß, dass in etwa Partikel mit 10 µm im Mittel herauskommen, sollte das Gitter vielleicht eine typische Zellgröße von mindestens 1-2 µm Kantenlänge haben um die Tropfen mit VOF auszulösen. Wenn man dann ausrechnet, wie viele Zellen man braucht, besinnt man sich meist eher auf das Zerwellen oder Zertropfen.
Was meines Wissens im Bereich des Advanced CFD gemacht wird, ist den Primärzerfall näherungsweise abzubilden (mit VOF ähnlichen Methoden), dann mit Lagrangesche Methoden den Sekunderdärzerfall.

Viel Spaß noch.

Ulrich

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Hallo und vielen Dank für die Info,

gilt dies auch für Zweistoffgemische? Mich würde noch nicht einmal die eigentliche Tropfenbildung interessieren sondern die Darstellung eines Gemisches bspw. in der Form das man nur 0.5 von alpha1 über einen Größen Bereich erkennt.

Gruß 

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Hallo Thomas,

ich wusste das du dich noch zu Wort meldest 
Die Dissertation werd ich mal überfliegen. Zerstäuben möcht ich weniger - eher zerwellen oder zertropfen 

Grüße Tobi

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Grüße Tobias Holzmann

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Hallo,

wenn man die Phasengrenzfläche nicht auflösen möchte, d.h. keine Tropfen berechnen möchte, gibt es zwei Möglichlichkeiten:
- Entweder Euler/Lagrange, d.h. Gas: Euler, Tropfen:Lagrange. Euler Lagrangesche Verfahren kann man bis zu Volumenanteilen (!) der dispersen Phasen (Tropfen) von ca 10% einsetzen. Ab dann werden die Interaktionen zwischen den Tropfen größer (Stöße etc.), die hier i.d.R: nicht berücksichtigt werden. Hier kann man Größenverteilungen der Partikel berücksichtigen und die Rückwirkung  auf die kontinuierliche Phase wird über Quellterme realisiert (s. reactingParcelFoam).
- Hat man höhere Volumenanteile als 10% kann man Euler/Euler-Verfahren, also z.B. bei einem Blasenschwarm ode granularen Medien. Hier hat man typischerweise eine charakterische Partikelgröße und eine Vielzahl von Interaktionsmodelle. Solver in OpenFOAM sind/waren BubbleFoam oder *phaseEulerFoam. Hier gibt es dann ein "alpha" für den Volumenanteil der disperen Phasen. Man wird aber damit nicht ohne weiteres Prozesse wie den Primärzerfall einer Flüssigkeitslamelle in Luft beschreiben können, da diese sehr stark von Phasengrenzflächeninteraktionen dominiert sind. Hier käme wieder VOF ins Spiel...

Gruß

Ulrich

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Hallo Shorty,

hab jetzt auch mal wieder versucht meinen Düsen_CAse laufen zu lassen. Bekomme jedoch nach etwa 0.24 sek an einer Stelle (sehr klein) des Gitters extreme hohe Geschwindigkeiten (ca.1600 m/s). Kann dies am Gitter liegen oder an den RBŽs?
Welche RBŽs hast du verwendet?

Gruß

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Hi,

an welchem Fall arbeitest du?
Die Düsengeometrie die du ins Forum gestellt hast oder ist es ein anderes Modell? Welchen Solver nimmst du?

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Grüße Tobias Holzmann

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Die DüsenGeometrie die ich ins netz gestellt hab und wollte den interFoam-Löser verwenden

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Ich hätte bezüglich der Stabilität mal noch eine grundsätzliche Frage: Sind Randbedingungen wie pressureInletVelocity oder inletOutlet stabiler als zeroGradient?

Bspw. hab ich jetzt die freien Seiten der freien Strömungsraum mit U zeroGardient definiert. Ist es stabiler wenn ich hier stattdessen bspw. pressure InletVelocity (in Verbindung mit totalPressure Druckbedingung) verwende oder inletOutlet verwende?

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Hi,

also ich verwende in Verbindung mit

Code:

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totalPressure

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immer die RB

Code:

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pressureInletOutletVelocity

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Bzgl. pressureInletVelocity kann ich grad keine Aussage treffen, weil ich den Quellcode nicht habe.

Beim inletOutlet ist es wie folgt:

- Strömt was aus dem Face heraus (aus der Domain) --> RB = zeroGradient
- Strömt was in das Face hinein (in die Domain) --> RB = fixedValue ("inletValue")

Beim pressureInletOutletVelocity wird phi über den Druck berechnet.
Beim pressureInletVelocity nehm ich dann schwer an, dass nur der einströmende Anteil über den Druck berechnet wird, der Ausströmende dann entweder mit zeroGradient oder fixedValue (0 0 0) angesetzt wird. Müsste man im Quellcode nachschauen.

Allgemein nehme ich immer:

- inlet (U=k)
- outlet (p=k)

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Grüße Tobias Holzmann

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Vielen Dank für die Antwort,

ich tue mir nur ein wenig schwer wenn ich einen freien Raum definieren soll. Du schreibst, du verwendest am outlet für p einen konstanten Druck, wäre das dann, wenn ich die Aussenränder alle als Patches in den freien Raum ansehe und ja auch als outlet und inlet (ansaugung der Luft) ansehen kann, fixedValue uniform 0? oder auch totalPressure (ist totalPressure eine konstante angabe?).

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Hi,

also bei Strömungen in die Umgebung hab ich immer p=totalPressure und U=pressureInletOutletVelocity

bzw. sehr sehr oft.

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Grüße Tobias Holzmann

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