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Hallo,

ich versuche gerade folgende Konfiguration numerisch zu untersuchen:

In einem Windkanal wird mittels Gebläse ein Luftstrom erzeugt und mittels Drosselklappe am Ende des Kanals ein Gegendruck eingestellt.
Bekannt ist nun der Druck am Eintritt (Gebläse) und die Geschwindigkeit, Turbulenzparameter usw. am Eintritt.

Meine Frage ist nun, wie kann ich in OpenFOAM die Randbedingungen für p und U am Eintritt und Austritt seitzen? Umgebungsdruck am Austritt macht wohl wenig sinn?!

Danke für eure Hilfe

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Grüße
Michael

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Druck und Geschwindigkeit am Inlet vorzugeben macht keinen Sinn weil das dann ein überbestimmtes System ist.

U_inlet = fixedValue / massFlowRateInlet
p_inlet = zeroGradient
p_outlet = zeroGradient
U_outlet = zeroGradient / pressureInletOutletVelocity / inletOutlet

k_inlet = turbulentKineticEnergy
epsilon_inlet = mixtingLengthDissipationRateInlet (oder so)

p_ref = 0;
p_RefPoint = Zellindex relativ nahe am Inlet

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Best regards,
Tobias Holzmann

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Danke für die schnelle Antwort.

Mir ist noch nicht klar wo ich dann mein eigentliches Druckniveau vorgebe? ich verwende einen kompressiblen Solver, somit ändert sich ja abhängig vom Druck auch die Dichte.

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Grüße
Michael

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Wieso kompressible?
Hast du so große Geschwindigkeiten? Alles was Ma<0.3 ist inkompressible!

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Best regards,
Tobias Holzmann

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Diese Tatsache ist mir bekannt. Allerdings möchte ich anhand dieser Simulation ein Modell validieren, welches auch für kompressible Strömungen anwendbar sein soll.

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Grüße
Michael

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Dein Druckniveau gibst du ja auch nicht vor oder?
Ich dachte du willst das aus der Rechnung erhalten.

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Best regards,
Tobias Holzmann

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Ih kenne mein Druckniveau am Eintritt ja, also kann ich es doch einfach vorgeben. Oder etwa nicht?
Dadurch dass ich im Versuch eine Blende am Austritt habe, welche ich nicht modellieren möchte, kann ich nicht einfach Umgebungsdruck vorgeben.

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Grüße
Michael

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Wie willst du - wenn du die Blende nicht modellierst - deinen Druck berechnen?

Du kannst sicherlich den Druck am Einlass vorgeben aber das ist dann ein aus mathematischer Sicht überbestimmtes System.

Die Frage die sich mir gerade aufstellt ist folgende:

• du kennst U und p am Einlass
  
• du möchtest p am Auslass berechnen
  
• daraus hast du deine Druckdifferenz
  

Soweit ist mir das klar aber welche Parameter möchtest du denn jetzt ändern damit du ein anderes Durckgefälle erzeugst wenn du die Blende nicht variierst.

Mir schwebt dann eigentlich nur ein poröses Medium vor?
Was variierst du denn im Versuch? Den Massenstrom?

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Best regards,
Tobias Holzmann

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Der Versuch sieht folgendermaßen aus:
Ein Gebläse liefert einen immer konstanten Massenstrom, auch bei Veränderung der Blende. Somit hab ich in meinem Kanal mit konstantem Querschnitt auch die selbe Geschwindigkeit. Im Bereich der Blende ändert sich die Geschwindigkeit natürlich je nachdem wie die Blende eingestellt ist. Wenn ich die Blende verstelle ändert sich im System also der Druck, allerdings nicht Massenstrom und Geschwindigkeit (mit Ausnahme des Bereichs nahe der Blende).

Im CFD Modell möchte ich nun die weit strom ab liegende Blende nicht mit modellieren, da ich nicht die gesamte Kanallänge betrachten bzw simulieren will. Dem entsprechend ist am Ende des Kanals im Modell der Druck weder exakt bekannt noch gleich dem Umgebungsdruck. Vll kann ich in guter Näherung am Austritt zeroGradient annehmen.

Vll kann ich den Massenstrom am Austritt und den total-Druck am Eintritt vorgeben?

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Grüße
Michael

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Hey,

numerisch gesehen macht dein Modell keinen Sinn.
Wenn du ein Einlass hast und die entscheidende Stelle (also Outlet+Blende) nicht mit modellierst, dann sollte sich dir die Frage stellen ob das Sinn ergibt.

Ein kurzes Gedankenspiel.
Nehmen wir deine Konfiguration und geben am Einlass Massenstrom + Druck vor und man stelle sich vor, das am Ausgang noch keine Blende appliziert wird. Also Outlet = zeroGradient. Entsprechend wäre das dann eine ganz einfache Strömung (das Ergebnis sei mal dahingestellt, da normalerweise bei inkompressiblen Strömungen / also ohne Stoßvorgänge der Einlass entweder den Druck oder die Geschwindigkeit benötigt und nicht beides).
Nun änderst du den Querschnitt an deinem Auslass und bekommst eine Druckerhöhung. Da du das aber nicht mitmodellierst, stellt sich die Frage - wie du das denn nun als Randbedingung vorgibst. ZeroGradient am "vorgezogenen outlet" macht dann keinen Sinn mehr und wenn du Werte applizierst, dann benötigst du Messwerte. Da du aber den Druckgradient von Atmospherendruck zum Systeminnendruck bestimmen willst würde ich mich dann ggf. auf das Ende konzentrieren und mit Annahmen arbeiten. Solltest du das System nicht ganz betrachten musst du sowieso Annahmen treffen - egal wie die aus sehen sollen.

• Annahme Geschwindigkeit ist im betrachteten System konstant außer vor der Blende. Grob kann man sagen das das Netz circa 3x (Durchmesser der Blende) vor der Blende beginnen sollte.
  
• Annahme Druck sei »relativ« konstant im System bis auf im Bereich der Blende
  
• ...
  

Das ist jetzt nur mal ganz grob formuliert da ich dein System nicht kenne. Hoffe aber das es dir etwas auf die Sprünge hilft.

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Best regards,
Tobias Holzmann

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Vielen Dank. Ich werde jetzt den Druck am Austritt (vor der Blende) vorgeben und die Geschwindigkeit am Eintritt. Dann schau ich welcher Druck sich am Eintritt einstellt und bessere gegebenenfalls nach.

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Grüße
Michael

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