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| Was bringt der 3D-Druck in der Elektronik?, eine Pressemitteilung
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Autor
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Thema: Masterarbeit Strömungs-/ Temperatursimulation (1835 / mal gelesen)
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Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
Beiträge: 11 Registriert: 17.11.2016
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erstellt am: 29. Nov. 2016 11:18 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo miteinander, ich bin der Alex bin 28 Jahre alt und habe im September 2016 einen OpenFoam Kurs belegt der mich sehr begeistert hat und wo ich mir vorstellen könnte das auch später beruflich weiter zu vertiefen. Ich habe Maschinenbau studiert und mache gerade noch meine Masterarbeit. Dabei handelt es sich um eine Machbarkeitsstudie für eine effiziente Behältertrocknung. Habe seit letzter Woche schon meine erste Strömungssimulation zum Laufen gebracht. Ich habe meine Problemstellung mit in die PDF gepackt und mit Bildern bekräftigt damit sich jeder was vorstellen kann um was es überhaupt geht. Der Case ist 86 MB groß und ich darf hier glaub ich max. 15 MB uploaden, bekomm ich das irgendwie kleiner dann lad ich den mal hoch. Ein paar Fragen habe ich allerdings immer noch: 1) Als Turbulenzmodell hab ich das K-Epsilon Model genutzt und die Werte für k und Epsilon hab ich aus einen Berechnungsblatt meines Profs. gezogen nur weiß ich nicht ob die so stimmen. 2) Vernetzt hab ich mit SnappyHexMesh und es scheint alles zu funktionieren/ ok zu sein wenn ich checkMesh -latestTime eingebe...aber ist das so richtig? 3) Lösen tu ich den Case mit simpleFoam > log & und die Lösung konvergiert auch nur weiß ich dann automatisch das es richtig ist? Viele Fragen hoffe auch Antworten und freue mich hier zu sein Beste Grüße Alex Edit: So jetzt gings mit dem Upload habe die Ergebnisordner rausgenommen also muss man beim öffnen des Case im Terminal nochmals simpleFoam > log eingeben damit man das endgültige Ergebnis sieht. Hoffe jetzt wird's verständlicher [Diese Nachricht wurde von Mr.Monkey am 29. Nov. 2016 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Shor-ty Moderator
Beiträge: 2466 Registriert: 27.08.2010 ESI-OpenCFD OpenFOAM v2312
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erstellt am: 29. Nov. 2016 11:53 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Mr.Monkey
Hallo Alex und willkommen im Forum, erstmal danke für die Mühe das du dir die Zeit genommen hast und deine Probleme hier äußerst detailliert angibst. Das hilft natürlich jedem dir zu helfen. Ich beschränke mich jedoch erstmal auf die groben Sachen; zwecks Zeitmangel und ich möchte den anderen auch die Chance geben einen Teil beizutragen.
- Die Berechnung von k und epsilon sind recht egal bei Simple und werden sowieso während der Simulation mittels den PDG angepasst. Wichtig wäre lediglich die Handhabung von inlets (da empfehle ich die turbulentKineticEnergyInlet BC und die mixed...DissipationRate BC) und Wänden. Entweder mit Wandmodellen rechnen oder auflösen. Hierzu musst du aber die Gültigkeiten einhalten (diverse Diskussionen findest du überall). Zudem Turbulence Tool
- Wenn checkMesh das okay liefert, passt das Netz bezogen auf deine Kriterien. Heißt aber noch lange nicht das du ein gutes Netz hast. Wo hohe Gradienten auftreten sollte definitiv verfeinert werden; kleine Spalte sollten genügend Zellen aufweisen, nicht nur eine oder zwei sondern fünf aufwärts (das entscheidest aber du alleine)
- Ob dir simpleFoam die korrekte Lösung liefert kann man so nicht allgemein beantworten. Fakt ist, du wirst eine Lösung erhalten, die bezüglich deinen Randbedingungen existiert. Wenn diese Konvergiert ist das schon mal ein gutes Zeichen das du dein System nicht über- oder unterbestimmt hast; allerdings solltest du im Kopf behalten dass andere RB, andere Turbulenzmodelle, andere Schemen und ein anderes Netz dir andere Ergebnisse liefern kann und vermutlich auch wird. Vorallem wenn du Ablösungen hast ist die Grenzschicht entscheidend (y+). Es gibt hierbei diverse Kriterien; kannst ja in diverser Literatur nachlesen. Natürlich sollte es eine Lösung geben, sofern die RB richtig sind, dein Netz okay ist etc... die oben angeführten Einflüsse auf dein Ergebnis sollte dich nur sensibilisieren. Außerdem spielt auch die Charakteristik der instationärität eine wichtige Rolle bei diversen Problemen... da könne man jetzt noch wesentlich weiter ausholen, aber das sind nur mal die groben Sachen
Nun überlass ich das Spielfeld den anderen Viel Erfolg bei in deiner Arbeit. ------------------ Viele Grüße, Tobias Holzmann OpenFOAM Tutorials | Publikationen | Für Anfänger wiki.openfoam.com Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 01. Dez. 2016 15:20 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Servus Tobias, erstmals vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Die drei Punkte die du oben erläutert hast kann ich nachvollziehen und verstehe ich bis hierhin. . Der Grundkurs den ich gemacht habe hat mir schon sehr gut geholfen die Basics zu verstehen. Momentan bin ich dran mit den Werten ein bisschen zu spielen um mich auf das System zu sensibilisieren. Gerade bereite ich die Geschwindigkeits- und Druckverläufe auf um daraus die abgetragene Menge an Wasser zu bekräftigen. Der nächste Schritt wird sein das ich die Temperatur auf der Behälteroberfläche bestimme und dann diese gemittelte Temperatur für die Stoffübertragung als Referenz nehme...leicht gesagt als getan aber das krieg ich hoffentlich hin Habe mal zwei Bilder angehängt: Da die angezeigten Drücke die Druckgradienten sind können diese auch negative sein ( in einen anderen Thread hab ich über diese negativen Werte nachgelesen?) ABER: Wie komme ich vom Druckgradienten auf die vorliegenden Drücke auf der Behälteroberfläche ( Wert mal spezifische Dichte rechnen?) und wie kann ich den negativen Wert dann interpretieren (kleinster möglicher Druck=0 ) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Shor-ty Moderator
Beiträge: 2466 Registriert: 27.08.2010 ESI-OpenCFD OpenFOAM v2312
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erstellt am: 03. Dez. 2016 18:55 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Mr.Monkey
Hi Alex, da du negative Druckwerte erwähnst, verwendest du einen inkompressiblen Löser wie pimpleFoam oder simpleFoam. Da die Dichte hier konstant ist, kann man die Dichte aus den Ableitungen der PDG rausziehen und dann durch diese Teilen. Entsprechend ist es nicht notwendig die Dichte in irgendeiner Form zu evaluieren und entsprechend spielt der Absolutdruck auch keine Rolle (ansonsten wird bspw. über die ideale Gasgleichung rho bestimmt). Entsprechend würde ich dir vorschlagen, das du 1e5 Pa annimmst (oder deine Bedingungen). Diesen Druckwert kannst du zu deinem p Feld in Paraview dazuaddieren und hast somit keine negativen WErte mehr). Bitte aber vorher den Druck p mit der Dichte multiplizieren. Ergo: p*rho + 1e5 Pa. Wie du ja schon erwähnt hast, spielen nur die Druckgradienten eine Rolle. Ist lediglich ein bisschen Mathematik.
------------------ Viele Grüße, Tobias Holzmann OpenFOAM Tutorials | Publikationen | Für Anfänger wiki.openfoam.com Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
Beiträge: 11 Registriert: 17.11.2016
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erstellt am: 05. Dez. 2016 13:17 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hy shorty vielen Dank für deine Antwort Die Vorgehensweise die du mir oben geschildert hast konnte ich im cfd-online Forum bereits am Samstag nachlesen und mir somit die Druckwerte herleiten. Vielen Dank bis hierhin Viele Grüße Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 07. Dez. 2016 15:54 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo, die Berechnung sehen laut meines Profs gut aus. Der nächste Schritt wird sein die Düse mit in die Simulation einfließen zu lassen. Die Düse habe ich heute schon konstruiert und als inlet.stl - Datei mit den vordefinierten Abstand von 80 mm zum Behälter abgespeichert. Die zwei .stl - Daten sehen in paraview soweit recht passabel aus. Nun möchte ich diese Düse als Inlet definieren. Vorgehensweiße: - 2te inlet.stl eingefügt (erledigt) - Abstand zum Behälter passt - diese .stl mit patches versehen ( Befehl -> surfaceAutoPatch inlet.stl inlet.stl 92 ??? stimmt das?) - blockMesh über gesamtes Gebiet legen (erledigt) - snappyHexMesh Datei anpassen und zweite inlet.stl einpflegen ( noch unsicher wie das funktioniert) - Ordner 0 mit U/P etc. an vorliegenden Fall anpassen Falls ich diesen Case V1 zum Laufen bringe kommt der Case V2 dran um zu sehen ob mein vereinfachtes mathematisches Modell ungefähr stimmt Stimmt diese Vorgehensweiße? Bin für konstruktive Kritik immer offen Hab zum besseren Verständnis paar Bilder und die Cases angehängt Viele Grüße und bis dahin Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 08. Dez. 2016 12:52 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Leute, ob mein vorgehen soweit richtig ist kann ich nicht sagen aber: sHM hat mir beim einfügen der zweiten duese/inlet.stl keinen Fehler gebracht auch beim checkMesh Befehl sagt er es ist alles in Ordnung. Wie ich jetzt die Düse mit eine vordefinierten Geschwindigkeit beaufschlage weiß ich noch nicht genau aber ich bin dran. Für Tipps und Tricks bin ich sehr dankbar P.S Hab den Case mal angehängt Viele Grüße Alex [Diese Nachricht wurde von Mr.Monkey am 08. Dez. 2016 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 13. Dez. 2016 07:35 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Leute ich bin immer noch am Einfügen der Düse.stl dran. Ich sauge momentan die Beträge auf wie ein trockener Lappen und das Schaumstoffbrett vor meinen Kopf wird hingegen immer dicker. Momentan hänge ich immer noch an der sHM Datei und verfeinere mein Netz stetig sodass sogar schon erste Strukturen meiner Düse sichtbar werden wohoo. Ich glaube das die Dicke der Düse (1 mm), da symmetry-Plane, einfach zu dünn ist um sie deutlich im Netz darzustellen. Vor allem wenn ich mein blockMesh von z.B (50 30 20 ) auf sagen wir mal (50 50 30 ) erhöhe und den simpleGrading Faktor auf 2 in x und y Richtung setzt bringt er mir zum Schluss eine gar nicht so schlechte Düsendarstellung aber auch jede Menge Fehler. Die Rechenzeit beträgt hier schon rund 4000 s. Momentan weiß ich einfach nicht mehr weiter. Ich weiß zwar wie ich was machen müsste und auch warum aber ich kanns mittels OpenFoam nicht umsetzten. Vielleicht nimmt sich auch jemand Zeit über den Case zu schauen würde all zu gerne weiterkommen Sich auf 2-3 Monate in OF einzuarbeiten war wohl doch sehr optimistisch von mir Viele Grüße Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Shor-ty Moderator
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erstellt am: 19. Dez. 2016 15:27 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Mr.Monkey
Grüß dich Alex, ich denke mal du hast dein Problem schon gelöst. Für die Nachwelt noch ein Hinweis. Die Vernetzung wie hier angedeutet ist für mich nicht sonderlich klar. Für die Düse selber braucht man ein Patch Inlet und das erzielt man nicht mit einer einzigen STL, die die gesamte Düse abbildet. Möglich wäre es auch mit fvOptions und einem Source Term zu arbeiten. Gibt wie immer einige Lösungen. ------------------ Viele Grüße, Tobias Holzmann OpenFOAM Tutorials | Publikationen | Für Anfänger wiki.openfoam.com Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 19. Dez. 2016 20:12 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Tobi und alle CFDlers habe lange gebraucht habs aber hinbekommen das zu modellieren. Die Lösung meines Problems werd ich morgen hier mal ein bisschen ausführlicher darstellen weil das vielleicht andere auch mal brauchen könnten. Allerdings hab ich noch Probleme mit der Konvergenz und der Lösungsbeurteilung ( Die Ergebnisse konvergieren bei kleinen Geschwindigkeiten aber bei größeren U´s klappts nicht so wie ich mir das vorstelle) Ich schreib morgen mal hier meine ausführliche Vorgehensweiße rein. Danke Tobi für deine Antwort aufjedenfall. Viele Grüße und bis morgen Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Shor-ty Moderator
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erstellt am: 20. Dez. 2016 15:41 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Mr.Monkey
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Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 20. Dez. 2016 15:44 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Servus, wie versprochen hab ich mir mal die Arbeit gemacht meine Vorgehensweiße in eine PDF zu packen. Eine Frage habe ich allerdings noch: Im ControlDict - Ordner habe ich ein deltaT = 0.015 und als WriteInterval = 10 somit macht er mir doch alle 0.15s einen Ordner!? Bis zur Konvergenz der Simulation legt er mir 85 Ordner an. Kann ich jetzt sagen das diese oben beschriebene Problematik nach 0.015x10x85 =12,75 Sekunden konvergiert und somit ein Ordner einen Zeitschritt von eben 0.15s entspricht? Ansonsten könnt ihr natürlich gerne konstruktive Kritik abgeben. Viele Grüße Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 20. Dez. 2016 18:19 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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Shor-ty Moderator
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erstellt am: 09. Jan. 2017 16:27 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Mr.Monkey
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Mr.Monkey Mitglied Maschinenbau Ingenieur
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erstellt am: 10. Jan. 2017 20:28 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Danke Tobi für deine Antwort. Bin immer noch dran die Strömung nahe der Oberfläche des Behälters genauer zu identifizieren aber habs dann mit den Slice Befehl gebacken bekommen. Bisher klappt dann doch noch alles ganz gut. Mit der Geschwindigkeit geh ich dann in die analytische Berechnung um mein Wärmeübergangskoeffizient etc. zu bestimmen. Die Temperatur auf der Oberfläche des Behälters werd ich wohl nicht mehr schaffen Viele Grüße Alex Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |