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Autor Thema:  chtMultiRegionSimpleFoam Energiebilanz (2234 mal gelesen)
Kucki8989
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erstellt am: 11. Aug. 2014 19:13    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

Hallo zusammen,

ich bin relativ neu im Bereich OpenFOAM und beschäftige mich für ein Wärmeübertragungsproblem mit den chtMultiRegion-Solvern. Diesbezüglich habe ich ein einfaches Rohr konstruiert auf welches ich mit der RB "compressible::turbulentHeatFluxTemperature" einen definierten Wärmestrom gebe, welcher dann in einem Fluid (Wasser bzw später ein Wasser-Glykol-Gemisch) abgeführt werden soll. Von der Konvergenz her und meinen Strömungs- und Temperaturverläufen sieht meine Lösung ganz brauchbar aus. Des Weiteren konvergiert auch der Wärmestrom, der das Solid verlässt und in das Fluid geht gegen den gewünschten Wert (wallHeatFlux utility). Jedoch ist meine mittlere Auslasstemperatur bzw. mein Wärmestrom im Fluid um einigese zu hoch, wenn ich diesen mit der Formel Q_pkt = m_pkt * cp * (T_in - T_out) bestimme. Eine Verfeinerung des Netzes im Gesamten als auch im Bereich der Prismenschichten brachte zwar Besserung aber Optimal ist es noch nicht -.-

Als solversettings für das Fluid verwende ich zZ folgende:

Code:

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| ========= | |
| \\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox |
| \\ / O peration | Version: 2.3.0 |
| \\ / A nd | Web: www.OpenFOAM.org |
| \\/ M anipulation | |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
version 2.0;
format ascii;
class dictionary;
object fvSchemes;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

ddtSchemes
{
default steadyState;
}

gradSchemes
{
default Gauss linear;
grad(U) cellLimited Gauss linear 1;
}

divSchemes
{
default none;
div(phi,U) bounded Gauss upwind;
div(phi,h) bounded Gauss upwind;
div(phi,e) bounded Gauss upwind;
div(phi,Ekp) bounded Gauss upwind;
div(phi,K) bounded Gauss upwind;
div(phi,k) bounded Gauss upwind;
div(phi,omega) bounded Gauss upwind;
div((muEff*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
}

laplacianSchemes
{
default Gauss linear limited 0.333;
}

interpolationSchemes
{
default linear;
}

snGradSchemes
{
default limited 0.333;
}

fluxRequired
{
default no;
p_rgh;
}

// ************************************************** *********************** //


Code:

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| ========= | |
| \\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox |
| \\ / O peration | Version: 2.3.0 |
| \\ / A nd | Web: www.OpenFOAM.org |
| \\/ M anipulation | |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
version 2.0;
format ascii;
class dictionary;
object fvSolution;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

solvers
{
p_rgh
{
solver GAMG;
tolerance 1e-7;
relTol 0.05;

smoother DIC;

cacheAgglomeration true;
nCellsInCoarsestLevel 10;
agglomerator faceAreaPair;
mergeLevels 1;

maxIter 100;
}

"(U|h|e|k|omega)"
{
//solver PBiCG;
//preconditioner DILU;
//tolerance 1e-6;
//relTol 0.05;

solver GAMG;
tolerance 1e-7;
relTol 0.05;

smoother DILU;

cacheAgglomeration true;
nCellsInCoarsestLevel 10;
agglomerator faceAreaPair;
mergeLevels 1;

maxIter 100;
}
}

SIMPLE
{
nNonOrthogonalCorrectors 2;
rhoMax rhoMax [ 1 -3 0 0 0 ] 1100;
rhoMin rhoMin [ 1 -3 0 0 0 ] 900;
}

relaxationFactors
{
fields
{
rho 1;
p_rgh 0.7;
}
equations
{
U 0.5;
"(h|e)" 0.99;
k 0.3;
omega 0.3;
}
}


// ************************************************** *********************** //


Und als Randbedingungen habe ich folgende gesetzt:
inlet | outlet | Kopplungsfläche

U: flowRateInletVelocity | inletOutlet | fixedValue
T: fixedValue | zeroGradient | compressible::turbulentTemperatureCoupledBaffleMixed
p_rgh: fixedFluxPressure | fixedValue | fixedFluxPressure
p: calculated | calculated | calculated

Über konstruktive Tipps bezüglich dieses Problems wäre ich sehr dankbar.

Beste Grüße und schönen Abend
Steffen

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Kucki8989
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Beiträge: 8
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erstellt am: 13. Aug. 2014 16:53    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

Keiner da, der dieses Problem schonmal in ähnlicher weise festgestellt hat oder mir ansonsten einen Tipp geben kann oder einen vergleichbaren case hat, bei dem die Energiebilanz in der Form erfüllt wird?

Falls ansonsten noch Weitere Informationen erfoderlich sind kann ich diese zusätzlich gerne noch posten.

Ein Versuch den case nochmal mit den Standardeinstellungen aus den verschiedenen tutorials durchzurechnen brachte bisher auch nicht den gewünschten Erfolg und für den Fall, das ich die divSchemes bspw auf limitedLinear stelle steigen meine Temperaturen im kompletten case noch weiter an.

Gruß
Steffen

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Shor-ty
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Beiträge: 2463
Registriert: 27.08.2010

OpenFOAM-dev (Foundation)
OpenFOAM-xxxx (ESI)

erstellt am: 18. Aug. 2014 16:26    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 Kucki8989 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Steffen,

schade das es bilang noch keine Antworten auf deinen Beitrag gibt. Folgendes:


  • U -> inletOutlet brauchst du normal nicht / zeroGradient reicht (sollte aber bei dir kein Unterschied machen weil deine RB auch auf zeroGradient eingestellt wird
  • Wie berechnest du denn deine Tempteratur am Outlet? Paraview oder über ein Toolbox Tool?
  • GAMG wird überwiegend nur für die Druckberechnung verwendet; PBiCG sollten für die anderen verwendet werden,... das ist von mir ein Erfahrungswert und kann auf cfd-online.com in einigen Threads nachgelesen werden. Gibt auch einige Studien darüber
  • Gauss Upwind verschmiert deine Gradienten ziemlich stark deswegen würde ich in deinem Fall limitedLinear Schemen verwenden
  • Da bei dir zuerst die Grenzschicht ausgebildet werden muss, hast du natürlich zu Beginn einen ganz anderen Wärmestromeintrag (ich weiß ja nicht ob du das alles via Nusselt-Korrelationen vergleichst). Hier wäre dann ggf. ein parabolisches Einströmprofil von Vorteil
  • Gibst du W/m^2 oder W als BC an? Alles mal kontrollieren
  • Zudem sind natürlich die thermodynamischen Eigenschaften deines Fluids wichtig. Solltest du mit einer konstanten Wärmekapa arbeiten verfälscht es dir natürlich dein Ergebnis auch
  • Ganz wichtig sind die Grenzschichten bei dir (Stoff- und Wärmeübertragung)

Sind jetzt nur ein paar Denkansätze die mir gerade zu dem Thema einfallen.
Kann aber auch gut sein, dass du irgendwo nen Interpolationsfehler reinbekommst (gerade bei Paraview) etc.
Da das Thema: "Wärmeübertragung" schon ein paar Jahre her ist, ist das -- derzeit -- alles was ich dazu sagen kann.


Um das ganze mal zu prüfen einfach anstelle des Wärmestroms eine konstante Temperatur festlegen.
Danach den Wärmestrom durch das Solid berechnen (Logarithmisches Gesetz). Dieser Wärmestrom sollte dann mit dem der vom Wasser aufgenommen wir relativ genau übereinstimmen, sofern du nicth Paraview für die Berechnung verwendest.

------------------
Best regards,
Tobias Holzmann

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Micha6982
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erstellt am: 18. Aug. 2014 19:51    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 Kucki8989 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

kannst du deinen Case mal hochladen?

------------------
Viele Grüße
Michael

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Kucki8989
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erstellt am: 18. Aug. 2014 21:03    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

Hallo,

erstmal danke für eure Antworten.


  • Temperatur am Auslass bestimme ich mit patchAverage, wobei paraview mit der Funktion integrate und anschließendem teilen durch die Fläche keine nennenswerten Abweichungen liefert
  • das mit dem solver werde ich morgen direkt mal austesten, vllt liegt es ja wirklich nur dadran
  • limitedLinear hatte ich, wie bereits erwähnt, auch schon getestet, dann gehen meine Temperaturen aber noch weiter hoch. Oder gibt es in diesem Zusammenhang noch eine andere Möglichkeit außer limitedLinear 1 (habe diesbezüglich noch nicht so viel Erfahrung)
  • Als BC gebe ich definitiv einen Wärmestrom [W] vor das passt soweit alles
  • Stoffwerte habe ich sowohl konst als auch temperaturabhängig getestet (habe aber auch nur etwa 2 bis 3 Kelvin aufheizung, da ist die Temperaturabhängigkeit für den Fall eher vernachlässigbar)
  • Das mit der konst Temperatur an der Oberfläche werde ich auch nochmal testen

Ich muss aber auch sagen, dass ich für meine Arbeit auch schon einen case aufgesetzt habe, wo nur an bestimmten Stellen auf der Oberfläche ein Wärmestrom zugeführt wird und der Rest adiabat (zeroGradient) ist. Da passt es dann komischerweise ganz gut mit dem Wärmestrom im Fluid. Würde aber gerne den einfachen Kanal auch zum Laufen bringen, um abschätzen zu können, wie grob/fein ich mit meinem Netz werden muss.

Anbei noch ein dropbox-link zum case (hoffe der ist Lauffähig, konnte das jetzt nicht mehr testen)
https://dl.dropboxusercontent.com/u/67931658/1mm.rar

Gruß und schönen Abend
Steffen

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Micha6982
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erstellt am: 19. Aug. 2014 20:46    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 Kucki8989 10 Unities + Antwort hilfreich

Guten Abend,

ich lasse gerade mal deinen Case laufen - habe Turbulenz dafür abgeschaltet, da die Dateien dazu fehlen.

Kannst du mal deine Absolutwerte, mit Berechnung nennen?

------------------
Viele Grüße
Michael

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Kucki8989
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kurzes update:

[*] wenn ich den solver wieder auf den standardsolver stelle sind konvergenzverhalten und endwerte nahezu identisch jedoch rechne ich wesentlich langsamer als mit multigrid
[*] ein Versuch eine fixe Temp auf der Oberfläche vorzugeben brachte das selbe nüchterne Ergebnis, wie bei einem Wärmestrom

Ergebnisse den den Fall, den ich hogeladen habe kann ich morgen mal posten habe die hier nicht zur Hand. Kann dann auch nochmal die beiden Dateien für das Turbulenzmodell mit anhängen

so long

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Kucki8989
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erstellt am: 21. Aug. 2014 20:45    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


log_laminar.txt


log_turbulent.txt

 
anbei die logdateien für laminar und turbulent und meine dateien für k und omega (turbulenbzmodell komegasst)

als mittlere auslasstemp ergeben sich mit patchaverage 365.882K für den turbulenten fall und 366.15K für den laminaren fall

[Diese Nachricht wurde von Kucki8989 am 21. Aug. 2014 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Kucki8989 am 21. Aug. 2014 editiert.]

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Kucki8989
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erstellt am: 21. Aug. 2014 20:51    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


k.txt


omega.txt

 
Dateien für Turbulenzmodell

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