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Autor Thema:  interFoam - Strömung in falsche Richtung (2502 mal gelesen)
u2947
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erstellt am: 17. Jun. 2013 16:48    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


testcase.zip


Channel.png

 
Hallo Zusammen,

ich habe ein Problem, von dem ich nicht weiß, wie es zustande kommt:
Ich simuliere einen Wassertropfen, der in einem kleinen (20mm x 1mm) Windkanal an der unteren Kanalwand haftet (siehe Bild "channel"). Von links strömt Luft ein und rechts wieder aus. Ich würde erwarten, dass der Wassertropfen durch den Luftstrom eine Beschleunigung nach rechts erfährt, was in manchen Fällen auch passiert. Es kommt je nach Strömungsgeschwindigkeit und Feinheit des Gitters aber auch vor, dass der Tropfen sich nach links bewegt, also dem Luftstrom entgegen.
Einige konkrete Beispiele:

Gitter 400x20 Zellen:
U=0.1m/s: Tropfen bewegt sich nach rechts
U=0.5: Tropfen bewegt sich nach links
U=1: Tropfen bewegt sich nach links
U=2: Tropfen bewegt sich nach rechts

Gitter 800x40 Zellen:
U=0.1m/s: Tropfen bewegt sich nach links
U=1m/s: Tropfen bewegt sich nach rechts

Ich habe auch Berechnungen mit größerem Kanal gemacht (20cm x 1cm) und in manchen Fällen dem Tropfen eine initiale Geschwindigkeit nach rechts gegeben, was aber nur dazu führte, dass er langsamer wurde und dann die Richtung wieder nach links geändert hat.

Die einzige Erklärung, die ich für dieses Phänomen hätte, wären unterschiedliche Laplace-Drücke bedingt unterschiedliche Kontaktwinkel des Tropfens mit der Wand (durch die Verformung des Tropfens), aber da die Kontaktwinkel in meinen Berechnungen konstant sind kann das eigentlich nicht der Grund sein.

Ich verwende OpenFOAM 2.1.1.

Hat jemand eine Idee, wo das Problem liegen könnte, oder kontrolliert mal den angehängten Casefile auf Fehler?
Ich wäre für jeden Hinweis dankbar.

Gruß
Moritz

[Diese Nachricht wurde von u2947 am 17. Jun. 2013 editiert.]

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Shor-ty
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erstellt am: 17. Jun. 2013 17:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für u2947 10 Unities + Antwort hilfreich

Hast du dir schonmal die Geschwindigkeits/Druckverteilungen betrachtet?
Stimmen deine Randbedingungen?

------------------
Grüße Tobias Holzmann

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u2947
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erstellt am: 18. Jun. 2013 10:43    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


p_rgh.png


U1.png

 
Das Druckfeld ist etwas merkwürdig, es sieht eigentlich genau wie das alpha-Feld aus. Wenn aber der Druck im Tropfen durch die Oberflächenspannung zustande kommt könnte das schon passen. Mich wundert nur etwas, dass der Druck am Kanaleingang nicht höher ist als am Ausgang.
Das Geschwindigkeitsfeld sieht sehr glaubhaft aus.

Meine Randbedingungen sind wie folgt:

U:
boundaryField
{
    inlet
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform (1 0 0);
    }
    outlet
    {
        type            zeroGradient;
    }
    lowerWall
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform (0 0 0);
    }
    upperWall
    {
        type            fixedValue;
        value          uniform (0 0 0);
    }
    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}


p_rgh:
boundaryField
{
    inlet
    {
        type            zeroGradient;
    }

    outlet
    {
        type            totalPressure;
        p0              uniform 0;
        U              U;
        phi            phi;
        rho            rho;
        psi            none;
        gamma          1;
        value          uniform 0;
    }

    lowerWall
    {
        type            zeroGradient;
    }
   
    upperWall
    {
        type            zeroGradient;
    }

    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}


alpha1:
boundaryField
{
    inlet
    {
        type            fixedValue;
value uniform 0;
    }

    outlet
    {
        type            inletOutlet;
        inletValue      uniform 0;
        value          uniform 0;
    }

    lowerWall
    {
        type            constantAlphaContactAngle;
theta0 90;
limit gradient;
value uniform 0;
    }
   
    upperWall
    {
        type            constantAlphaContactAngle;
theta0 90;
limit gradient;
value uniform 0;
    }

    defaultFaces
    {
        type            empty;
    }
}

Ansonsten ist der komplette Casefile in der zip-Datei im ersten Beitrag angehängt.

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Shor-ty
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OpenFOAM-xxxx (ESI)

erstellt am: 18. Jun. 2013 12:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für u2947 10 Unities + Antwort hilfreich

Hi,

p_rgh sieht doch gut aus. Wenn du das allgemeine Druckprofil also "p" betrachten möchtest, musst du das natürlich auswählen:

Code:

p_rgh = p - r*g*h

Kannst du folgende RB etwas näher erläutern?

Code:

    {
        type            constantAlphaContactAngle;
theta0 90;
limit gradient;
value uniform 0;
    }


Hab die noch nie verwendet.
Was macht die denn genau?

PS: Laut deinem Geschwindigkeitsprofil könnte ich meinen, dass du hinter dem Tropfen Verwirbelungen bekommst, die ggf. eine Kraft in Richtung entgegen der Strömung auf den Tropfen aufbringen. Möglicherweise ist diese größer als die Anströmkraft, so dass der Tropfen nach Links wandert.

------------------
Grüße Tobias Holzmann

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u2947
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erstellt am: 18. Jun. 2013 17:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


U_test3.png


U_test_0.5m_fine.png

 
Hallo Tobias,
danke für deine Antwort.

Ich führe meine Simulationen momentan ohne Gravitation durch, also sind meine "p" und "p_rgh" Felder identisch.

Zu der AlphaContactAngle Randbedingung kann ich leider nicht allzuviel sagen, nur dass sie wohl nötig ist, wenn die Oberflächenspannung am Kontaktpunkt von Tropfen und Wand bei der Berechnung berücksichtigt werden soll. Der Kontaktwinkel von Wasser auf Stahl wird zu 90° angegeben.
Ich habe auch ein paar Rechnungen mit kleinerem Winkel gemacht, hierbei ist eine spezielle Druckrandbedingung zu verwenden
{
    type:      fixedFluxPressure
    adjoint:  no
}
da sonst die Massenerhaltung nicht erfüllt ist (Der Tropfen scheint dann durch den Kanal zu diffundieren)!

Es gibt auch noch eine dynamicAlphaContactAngle Randbedingung
{
        type          dynamicAlphaContactAngle;
        theta0       90;
        uTheta        1;
        thetaR        80;
        thetaA        100;
        limit         gradient;
        value       uniform 0;
}
hierbei sind thetaR und thetaA der receeding und advancing contact angle, also der minimale bzw. maximale.
Ich bin auf die Formel
theta += (thetaA - thetaR) * tanh(uWall/uTheta)
gestoßen, allerdings habe ich noch nicht verstanden, wie genau man die Parameter uTheta und uWall einstellen muss bzw. ob uWall überhaupt nötig ist.

Zu deiner Vermutung mit den Verwirbelungen, in einigen Fällen könnte das sein, ich habe aber auch einige Fälle, wo das Strömungsfeld sehr glatt aussieht, ich bin also nicht sicher, ob das generell der Grund ist. Werde das mal genauer untersuchen.

Gruß
Moritz

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