Druckverlust/Durchlässige Wand (FEM / Genormte Berechnungen/OpenFOAM)

Hallo Zusammen,

ich hätte mal wieder eine Frage. Gibt es eine Möglichkeit bzw. Randbedingung mit deren Hilfe ich einen bestimmten Strömungswiderstand vorgeben kann. sprich bspw. eine Membran oder ein Tuch das in einem Rohr gespannt ist und durch das ich ströme, inklusive des daraus resultierenden Strömungs- bzw. Druckverlustes.

Genauer gesagt würde ich gerne mit Hilfe von Salome eine Wand (STL oberfläche) erstellen die unter Vorgabe eines bestimmten Druckverlustes durchströmbar ist.

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Hmm obs hierfür eine Randbedingung gibt weiß ich nicht. Es wäre ja eine interne Wand.

Aber sowas lässt sich sicher mit einer Art porösem Medium verwirklichen oder eben mit GroovyBC

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Grüße Tobias Holzmann

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Danke für die schnelle Antwort. Was ist GroovyBC? Und was ich noch überlegt habe, geht dies nicht eventuell mit der Randbedingung fixedGradient? Gibt es eine Möglichkeit ein poröses Medium zu erstellen ohne jetzt in Salome 100 Löcher in eine Blende zu bauen.

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1. ja deswegen gibts den *pourous*Foam
-> man erstellt Zonen und dann kannst du bspw. einer Zone eine Porosität zuordnen.

2. GroovyBC ist ein Werkzeug mit dem es möglich ist eigene Boundary-Conditions zu bauen; google einfach danach.

3. mit FixedValue ... hmm da erkenn ich grad keinen plausiblen Weg.

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Grüße Tobias Holzmann

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Danke werde mir das mal alles anschauen. Ich meinte jedoch fixedGardient im Sinne eines bestimmten Druckgradient vorgeben. Also éiner inneren Patch einfach einen bestimmten Druckgradient aufprägen der dann einen Strömungswiderstand simuliert.

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Hallo,

neben der porösen Volumenzone gibt es noch das "porous baffle" als 2d Zone, die war zummindest in OF 2.1 jedoch sehr instabil und wir mussten ein paar Klimmzüge machen, damit es stabil lief. Würde auf jeden Fall die Volumenzone empfehlen. Die kann man anisotrop verwenden, was bei Lochplatten Sinn macht (z.B. quer zur Strömungsrichtung Faktor 100 höher). Bei Lochplatten geht man üblicherweise so vor, dass man den zeta bestimmt
http://www.druckverlust.de/Online-Rechner/
und daraus direkt die Darcy und Forchheimer-Parameter in Strömungrichtung berechnen kann.

Gruß

Ulrich

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Ich hätte noch eine Frage bezüglich der Inneren Wände. Wie ich feststellen musste können innere Wände nicht definiert werden (Die Aussage stimmt doch, oder?). Jetzt habe ich aber Überlegt es müsste doch möglich sein, ähnlich wie im Falle des Wärmeübergangs, einzelne Regionen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu belegen. Stimmt dies? Jetzt habe ich versucht anhand den Wärmeübergagng Tutorials (Multi Region) den Vorgang des "Zonen Splitting" zu erkennen (hoffe der Begriff stimmt in etwa) dies hat jedoch nicht funktioniert. Könnte mir jemand vielleicht kurz die entscheidenden Parameter bzw. Dateien hierfür nennen oder Literaturen(-links) geben.

MfG

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Hallo und Danke für die Antwort,

vielleicht eine kurze Ergänzung noch zu meinem Problem. Mein Strömungswiderstand sollte im Idealfall ein Gewebe sein und keine Lochblende. Wäre dies mit Hilfe der Volumenzone denkbar bzw. zu realisieren?

MfG

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Hallo
innere Wände sind sogeannte Baffles. Sie können mit OpenFOAM z.b. mit createBaffles generiert werden. Die gibt es in unterschiedlichen Varianten, z.B. als "fan", porousBaffle (sind beide durchströmbar und erzeugen einen Durcksprung, oder als Wand (nicht durchströmbar). Die Schwierigkeit ist aber meist die Faces zu adressieren, die in Baffle umgewandelt werden sollen. Intern dubliziert OpenFOAM die Faces, die Eckpunkte (points) bleiben aber gleich. Somit gibt's dann 2 Seiten.

Gruß

Ulrich

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Ja, Gewebe ginge auch. Nur bei der prosönen Zonen muss bekannt sein, wie der Druckverlust als Funktion des Volumenstrom ist, um daraus die Darcy/Forchheimer Parameter zu bestimmen. Wenn man das nicht weiß, müßte man erst mal eine Detailuntersuchung (z.B. an wenigen Einzelfasern mit periodischen Bedingungen) vornehmen, um sich diese Charakteristik dp=f(v) zu ermitteln.

Ulrich

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Gibt es zum Thema baffles und Zonen ein verständliches und nachvollziehbares Tutorium? Oder sonstige Literaturen. Mir ist sowohl das Thema an sich wie auch die Eingabevorschrift bzw. -ablauf völlig fremd.

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Ich habe gerade nachgeschaut und es gibt ein Tutorial:

Example
T-Junction example -
$FOAM_TUTORIALS/incompressible/pimpleFoam/TJunctionFan

Bin mit den baffles noch nicht so sehr bewandert aber ich denke da kannst du schon alles finden was du benötigst!
Desweitern gab es bei der OF-2.2.x Version noch einige Features:

Creating Baffles

The createBaffles utility creates zero-thickness baffles by converting internal mesh faces into (pairs of co-located) boundary faces. In previous version of OpenFOAM, the utility has simply modified the mesh geometry. In the latest release, createBaffles has been extended to modify the field files, e.g. U, p, to include entries for the new baffle patches.

Previously, createBaffles required a list of faces to be generated, e.g. by the topoSet utility. In this version, some functionality to generate the face list has been added to createBaffles, allowing it to operate as a stand-alone tool. For example, the user can specify a triangulated surface (e.g. STL or OBJ file) or analytical surface (e.g. searchableSphere) to select the baffle faces.

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Grüße Tobias Holzmann

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Das hört sich ja ganz gut. Die neue OF Version scheint ja wirklich ein deutlicher Schritt nach vorne zu sein. Werde mir diese nun jetzt doch mal Installieren und werde dies alles mal versuchen und mich mit Sicherheit wieder melden. Wiedermal vielen Dank für die vielen Ideen und vor allem für die investierte Zeit.

MfG

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Hallo Zusammen,
ich versuche mich gerade an der baffle bzw. topoSet-Problematik. Mir ist jedoch nich ganz klar was genau ich mit topoSet anstelle. Soweit ich dies jetzt nachvollziehen konnte zerlege bzw. Teile einen Bereich bzw. Gitter auf und teile bestimmte Eigenschaften zu. Nur kann ich das Ergebnis nicht mit paraview nachvollziehen. Kann mir vielleicht jemand eine Erläuterung der topoSet-Datei geben , vielleicht am Bsp aus TJunction Fan:

{
name cyclicFaces;
type faceSet;
action new;
source boxToFace;
sourceInfo
{
box (0.099 -0.006 0.004)(0.101 0.006 0.016);
}
}

{
name cyclicFacesSlaveCells;
type cellSet;
action new;
source boxToCell;
sourceInfo
{
box (-10 -10 -10)(0.1 10 10);
}
}

{
name cyclicFaces;
type faceZoneSet;
action new;
source setsToFaceZone;
sourceInfo
{
faceSet cyclicFaces;
cellSet cyclicFacesSlaveCells;
}
}

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Hallo,

habe meinen Fan nun erstellt und dies hat auch sehr gut funktioniert. Nun hätte ich hätte ich noch eine Frage bezüglich der Definitionen. Kann mir jemand sagen auf was sich die value-Definition bezieht und was jumpTable und vor allem die nachfolgende Zeile 1((100 0)) bedeuten:

{
type fan;
patchType cyclic;
jump uniform 50;
value uniform 0;
jumpTable polynomial
1((100 0));
}

Wäre auch schon für Vermutungen Dankbar

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Hallo,

hier wird ein konstanter Durckdruck von "100", also z.B. 100 Pa bei einem kompressiblen Solver erzeugt. Gibt man mehr Koefiizienten ein kann man damit die Charakteristik eines Fans abbilden, d.h. Druck=f(v)
z.B. als Polynom (1. Wert= konst, 2.Wert ~ v, 3. Wert ~v²)

Gruß

Ulrich

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Danke für die Antwort,

nur ist mir leider der Zusammenhang nicht ganz klar. Ich möchte mit Hilfe meiner fan einen Drucksprung in einen Block einbauen. Mein Anfangsdruck ist dabei 100. Nun dachte ich, ich definiere mit "jump" die Höhe des Sprungs. Dies ist aber glaube ich nicht so. Definiere ich diese Höhe mit Hilfe des ersten Werts ((100 0))?. Sprich den 100? und was gibt dan jump und value an?

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Ich glaube ich habe es in etwa verstanden. nur wo finde ich die Keywords mit den entsprechenden Formeln um dem Fan eine bestimmte Charakteristik aufzuprägen

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Wie Thomas schon erwähnte kannst du das Polynom verwenden.

Entsprechend sind die drei Werte die Koeffizienten:

a*x^2 + b*x + c

-> a
-> b
-> c

Ich weiß nicht in welcher Reihenfolge die angegeben werden aber laut Thomas seiner Aussage:

Zitat:

z.B. als Polynom (1. Wert= konst, 2.Wert ~ v, 3. Wert ~v²)

ist (c b a).

Wenn du das Keyword polynomial falsch schreibst und ausführst, wirst du die anderen Möglichkeiten noch angezeigt bekommen. Auch als Banannentrick bezeichnet:

http://openfoamwiki.net/index.php/OpenFOAM_guide/Use_bananas

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Grüße Tobias Holzmann

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Danke für den hilfreichen wie auch amüsanten Beitrag. Ich hatte dies auch so verstanden wie von die beschrieben. Nur funktioniert das nicht ganz so wie gewünscht. Es liegt wahrscheinlich an den weiteren Einträgen: Wenn nun die zwei fettmarkierten die genannten Konstanten sind, was ist dann die 1 davor? Und für was stehen jump und value?

type fan;
patchType cyclic;
jump uniform 0;
value uniform 0;
jumpTable polynomial
1((10 5));

Des Weiteren funktioniert die Simulation mit diesen Werten nicht.

Gruß

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Ich glaube ich habe es verstanden: Die erste Zahl gibt die Konstante an und die zweite den Exponenten, der Variablen. Richtig, oder? Nur für was steht dann die 1 vor den Klammern?

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"jump" habe ich noch nie verwendet, bei mir immer "0".

bei 3 Koeffs:
3
(
(1000 0)
(-10 1)
(-5 2)
)

gibt ein dp = 1000-10 *v-5*v²

Wenn's nicht funktiont:
- Probieren die zyklischen Patches im boundary-File zu vertauschen

Es ist und bleibt aber ein "fan", d.h. dp muss größer als "0" sein.

Ulrich

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Hallo und danke für die hilfreichen Anmerkungen bis hier hin. Nun würde ich gerne aus einer STL Datei eine fan machen. Dazu hätte ich ein paar Fragen:

1. Geht dies prinzipiell?

2. Mach ich dies mit der neuen snappyHM oder mit createBafflesDict.

Bis jetzt ist es mir gelungen eine STL-Oberfläche mit Hilfe von sHM einzulesen und die STL als baffles zu definieren, ich habe folgender Eintrag innerhalb von sHM verwendet:

Membran
{
// Surface-wise min and max refinement level
level (1 1);

faceZone Membran;

faceType baffle;
cellZone Membran;
cellZoneInside inside;
}

Nun bekam ich wie gewünscht die STL als baffles (2 Flächen innerhalb der boundaryDatei) dargestellt, jedoch als wall. Mein Ziel sind jedoch cyclic Patches. Ändere ich jetzt einfach innerhalb der boundary Datei die Patch Eigenschaften in cyclic bekomme ich aus dem Terminal den Befehl:

foamUpgradeCyclics,

führe ich diesen aus bekomme ich zwei weitere boundarys nur gelingt mir die fan - Zuordnung nicht.

Muss ich eventuell jetzt noch die createBafflesDict umschreiben?

Hat jemnad vielleicht eine Idee?

Gruß

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Kurzer Zusatz: habe verschiedenes versucht und den case auch zum laufen gebracht nur beim Einlesen innerhalb paraviews kommt folgende Fehlermeldung:

--> FOAM FATAL ERROR:
More than six unsigned transforms detected:
6(((0 0.01 -1.73472e-18) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0) ((1.11022e-16 -0.02 0.01) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0) ((0 -0.03 0.01) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0) ((0 -0.03 0) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0) ((-5.55112e-17 -0.06 0.01) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0) ((0 -0.07 0.01) (1 0 0 0 1 0 0 0 1) 0))

Kann jemand damit was anfangen?

Gruß

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Hallo,

konnte den Fehler jetzt umgehen, in dem ich einfach die boundary Eingaben verändert habe. Nun wollte eine etwas aufwendigere Oberfläche vernetzten, spirch keine einfache Fläche sondern ein Zylinder. Dies scheitert jedoch daran, dass meine master und slave patches unschiedlich viel faces hat. Gibt es ein Möglichkeit die Anzahl der Faces zu bestimmen bzw. zu lenken. ALos die Anzahl der Faces die mir sHM von einer STL erstellt.

Gruß

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Hallo Zusammen,

ich hätte noch ein paar Fragen bezüglich der baffles. Ich habe nun verschiedene Cases mit baffles erstellt und habe sowohl den konstanten Drucksprung integriert, als auch dp als Funktion von U.

Nur scheint es mir so als hätte der Baffle keinen Einfluss auf das Strömungsbild, sprich der oder das baffle reduzieren zwar den Druck wie gewünscht, haben jedoch keinen Einfluss auf das Strömungsbild. In meinem Case möchte ich ein Gewebe simulieren welches bspw. als Filter dienen könnte und ich war nun der Meinung, dass dieses Gewebe auch einen Einfluss auf das Strömungsbiild an sich haben muss und nicht "nur" auf den Druckwert. Ist nun meine Vorstellung von dem physikalischen Vorgang falsch oder können baffles diesen Einfluss nicht wiedergeben.

Für Antworten oder auch nur Gedankengänge wäre ich sehr dankbar, jede Antwort auch hinsichtlich des physikalischen Vorgangs ist sehr willkommen.

Gruss

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Habe die Lösung gefunden bzw. bin mein Problem umgangen. Soweit ich das nachvollziehen konnte hat die "einfache" Fan-RB keinen Einfluss auf das Strömungsbild. Diesen bekommt man aber mit der porousbaffle hin.

Nun hätte ich eine Frage bezüglich der porousBaffle, diese Betrifft die Gleichung die für diese RB-Hinterlegt ist:

Die Gleichung lautet, glaube ich dp = -(I * U * dyn.Viskos. + 0.5 * D * roh * U^2 * L).

Hat jemand schon einmal mit dieser Gleichung gearbeitet?

Weiß jemand was der Faktor I ist und welche Einheit L besitzt?

Mein Problem ist: ich bekomme für meine Werte (I = 500, U = 1, D = 700, roh = 1.2, dyn.Visk = 17*10^-6 und L = 1,05) ein von Hand berechnetes dp von ca. 350 [Pa/roh] heraus und in meiner Simulation ist es jedoch lediglich 30 bis 35 [Pa/roh]

Hat jemand eine Idee oder kennt die Formel? Für jede Art von hinweisen oder auch Gedankengänge wäre ich dankbar.

MfG

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