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Hallo Foamers,

ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Wenn ich mir mit Paraview meine Ergebnisse analysiere und mir genauer die Zustandsgröße p angucke, dann entsteht in meiner Simulation ein negativer Druck.
Ich simulieren etwas ähnliches wie ein Schleusentor, welches mit einer Flüssigkeit angeströmt wird und wo sich zwischen Schleusentor und Boden ein Spalt befindet, durch den die Flüssigkeit wieder hinausströmt.

Es ist jedoch der Fall, dass sich direkt hinter den Schleusentor ein negativer Druck einstellt. Ich kann mir gerade nicht erklären wieso dies der Fall ist.
Bei der Zustandsgröße p handelt es sich doch um einen statischen Druck. Dieser kann doch nicht negativ werden, oder?

Viele Grüße
Fred

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Hey Fred,

kannst du bitte noch die Information geben, welchen Solver du verwendest?

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Ich verwende den Solver interFOAM

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Beim InterFoam Löser haben wir einen inkompressiblen Löser und damit nur relative Drücke. Heißt also ein negativer Druck kann durchaus in der Berechnung vorkommen, da es keine Rolle spielt wie der Druckgradient zustande kommt:

Code:

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dp = 1000 Pa  aus  p1 = -500   und    p2 = 500
dp = 1000 Pa  aus  p1 = -1435  und    p2 = -435
dp = 1000 Pa  aus  p1 = 14032  und    p2 = 15032

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Spielt also keine Rolle. Für kompressible Löser ist das natürlich nicht möglich, da wir hier bspw. die Dichte über (ggf.) die ideale Gasgleichungen berechnen. Entsprechendes gilt auch für Verbrennungsberechnungen (Gas-Kinetik Gleichungen haben bspw. auch den Druck enthalten; nicht alle aber einige). Hier würde ein negativer Druck diverse physikalische Größen aus dem Gültikeitsbereich schießen. Bspw. würde ein negativer Druck eine negative Dichte ergeben, was einem negativen Volumen entsprechen würde.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Vielen Dank für deine ausführliche Antwort.

Damit das klar ist. Also bei kompressiblen Lösern habe ich es verstanden. Bei diesen ist der Druck z.B. über das ideale Gasgesetz gekoppelt.

Bei inkompressiblen Lösern verstehe ich das noch nicht so ganz. Warum gerade nur relative Drücke? In Bezug zu was?
Der Druck wird doch bei diesen Lösern mittels Druckkorrekturverfahren berechnet. Können dabei auch negative Drücke entstehen?

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Hi,

nun die Druck-Korrekturgleichung ist ja nichts anderes als die Impulsgleichungen. Letztlich verwendet man die Impulsgleichung für fast alles. Wenn man die Impulsgleichung mit den Fluktuationen respektive zu den einzelnen Richtungen multipliziert und das auswertet bekommt man beispielsweise die Reynolds-Spannunge Gleichung. Für die Druckkorrektur macht man nix anderes als den Divergenzoperator auf die Navier-Stokes Gleichung anzuwenden (ohne Quell-Terme). Dann erhält man eine Gleichung für den Druck (siehe Ferziger). Relative Drücke beziehen sich auf deine Vorgabe auf dein Outlet oder wo auch immer du den Druck setzt. Der berechnete Druckgradient ist dann immer relativ zu dem Wert.

Wenn du bspw. eine einfache Rohrströmung mit den »standard« RB aufsetzt: Inlet -> U fixed und p zeroGradient und Outlet -> U zeroGradient und p fixed, dann ist der berechnete Druck immer bezogen auf dein Wert am Auslass. Es spielt hier also keine Rolle ob du 1bar oder 0bar angibst. Wichtig ist nur der Druckgradient und der (wie oben schon erwähnt) ist nicht abhängig vom Vorzeichen der relativen Drücke. In den Navier-Stokes-Gleichungen findest du eben nicht den Absoluten Druckwert sondern nur den Druckgradient.

Bei kompressiblen Solvern ist aber der Absolutwert wichtig für bspw. die ideale oder reale Gasgleichung.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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