Blog berichten Volupe

Hoe voer ik een basissimulatie uit in Simcenter FloEFD

FloEFD Inleiding en doel

Deze week zal ik u een simulatie laten zien van de software Simcenter FloEFD. Deze blog post zal een tutorial zijn over hoe een simulatie op te zetten en uit te voeren in Simcenter FloEFD. Simcenter FloEFD is een CFD-tool om voornamelijk stroming en warmteoverdracht te simuleren, net als Simcenter STAR-CCM+maar de software is een frontloading CFD-tool gemaakt voor ontwerpers zonder ervaring met CFD simulations. Simcenter FloEFD is beschikbaar als stand alone versie, maar kan ook gebruikt worden als plug-in voor een CAD-programma. In de plug-in versie kunt u eenvoudig schakelen tussen het bewerken van de geometrie in CAD en snelle feedback krijgen over hoe de geometrie presteert met betrekking tot de stroming en/of de warmte-overdracht.

Simcenter FloEFD is een krachtige en snelle manier om simulatieresultaten te verkrijgen. Het aantal te definiëren instellingen is geminimaliseerd, zodat een CAD-ingenieur de geometrie kan evalueren voordat hij deze aan de CFD-ingenieur overhandigt. Door het definiëren van het fysische probleem, een doel dat bepaalt of de simulatie compleet is en het instellen van ruwe mesh instellingen, is de oplossing voor de simulatie slechts één klik verwijderd.

Bij het importeren van de geometrie in Simcenter FloEFDkrijg je een venster, zoals op de afbeelding hieronder. In de GUI zie je de geometrie en links is er een boomstructuur (vergelijkbaar met die in Simcenter STAR-CCM+) waar u kunt kiezen welke instellingen u wilt wijzigen. Boven de geometrie is er een werkbalk om acties uit te voeren. In de blog post van deze week zal ik een simulatie laten zien van de stroming in een gebogen pijp.

 

Wanneer we beginnen met het analyseren van de interne stroming in een pijp, kan het goed zijn om een dwarsdoorsnede te maken. Op deze manier kunnen we de binnenkant van de pijp zien. Klik op Verberg alle typen -> Bekijk vliegtuigen, binnen het geometrie-display. Klik met de rechter muisknop op het voorgedefinieerde vlak dat u wilt gebruiken voor de dwarsdoorsnede en selecteer Sectie-aanzicht. Zie de afbeelding hieronder voor instructies.

leiding FLOEFD

 

Uitpakken van fluid volume

U ziet nu een doorsnede van de pijp. Als we inzoomen op de rand van de pijp zien we iets dat een Deksel. Het deksel wordt gebruikt om de geometrie af te dichten. Ik heb dit deksel gemaakt in Siemens NX (samen met de geometrie). Er is een tool in Simcenter FloEFD voor het maken van deksels, maar ik raad u aan om zelf een deksel te maken met uw CAD-programma. Als u de geïntegreerde manier van deksels maken wilt gebruiken, vindt u die onder Tools en dan Create lids. Het maken van deksels met deze functie werkt het beste op gaten met vlakke oppervlakken. Zoals u kunt zien, overlapt in mijn simulatie het deksel de pijpbocht. Dit is met opzet gedaan in Siemens NX, omdat het niet aan te bevelen is om oppervlakken op dezelfde plaats te hebben.

LID floefd

 

Het deksel wordt gebruikt om een gesloten fluid domein te maken. Wanneer het domein gesloten is, kunnen we een Tovenaar voor de simulatie-instellingen. In de werkbalk bevindt de wizard zich linksboven, net onder de menu's. In de wizard stel je de naam van het project in, de eenheden van de simulatie, of de simulatie interne of externe stroming betreft (als je beide hebt, kies dan extern), geef je fluid op, hoe je wanden met de fluid moeten interageren en tenslotte de beginvoorwaarden van de simulatie. Dit lijken misschien veel instellingen, maar de menu's zijn duidelijk en de mogelijke keuzes hebben altijd goede standaardwaarden, wat het voor de ingenieur gemakkelijker maakt om de instellingen in te stellen die nodig zijn voor de simulatie.

In de afbeelding hieronder, zie je de Computationeel domein, wat de volgende instelling is die in de werkbalk moet worden ingesteld.

Instellingen FLOEFD

 

Om te valideren dat het computationele domein het fluid domein op de juiste manier zal definiëren, kunt u gebruik maken van het krachtige hulpmiddel Controleer de geometrie.. Er zijn twee controles die aanbevolen worden om uit te voeren alvorens naar de volgende stap in de installatie te gaan: Kijk op en Toon fluid  volume. De Kijk op geeft aan of de geometrie gesloten is, en dus gereed is om te worden gebruikt in de simulatie. Dit wordt gedaan door de uitvoer OK te geven als de geometrie gesloten is. Toon fluid domein zal een grafische uitvoer geven met het fluid domein, zie onderstaande afbeelding. Het volume van het domein wordt ook weergegeven in het uitvoervenster. Merk op dat als u niet de verwachte waarde krijgt, bijvoorbeeld als het fluid-domein een volume van 0 kubieke meter heeft, u waarschijnlijk de functie Uitsluiten van holten zonder stromingsconditie. Dit is een instelling die u kunt gebruiken als u holtes in uw geometrie heeft waarvoor u geen berekeningen wilt uitvoeren, maar in dit specifieke geval zal al het interne volume worden gezien als een holte, en de simulatie zal dus geen volume hebben om de berekening op uit te voeren. Deze instelling voor de holtes kan worden geactiveerd in de wizard, waar u de interne of externe stroming instelt.

 

Grensvoorwaarden

Wanneer u het gewenste fluid domein hebt verkregen bent u klaar om de Grensvoorwaarden voor uw simulatie. Randvoorwaarden zijn instellingen (meestal toegepast) op oppervlakken. U moet tenminste één randvoorwaarde hebben die de stroming niet zal aandrijven, om een variabele te hebben om voor op te lossen. U moet ook minstens één randvoorwaarde hebben die de stroming zal aandrijven, in deze simulatie zal een massastroom inlaat worden gebruikt voor de aandrijvende randvoorwaarde. De binnenkant van het deksel zal het interne oppervlak zijn waar de randvoorwaarde zal worden toegepast. Als u rechts-klikt op het deksel, kunt u kiezen voor Kies andere, en selecteer daar een oppervlak dat bij het deksel hoort, ook al is het niet zichtbaar vanuit uw gezichtspunt. Beweeg met de muis over de verschillende oppervlakken en selecteer degene die het gewenste oppervlak in oranje markeert. Kies de randvoorwaarde Omgevingsdruk voor het binnenoppervlak van de uitlaat (dit komt overeen met Druk uitlaat in Simcenter STAR-CCM+).

 

Simcenter FloEFD gebruikt Doelstellingen om te bepalen of de simulatie compleet is, en nu is het tijd om een Oppervlakte doel voor de uitlaat, zoals te zien is in de afbeelding hieronder. Voor deze simulatie gebruik ik een gemiddelde van de statische druk op de uitlaat, die stabiel moet worden tussen de iteraties bij het oplossen van het stromingsveld. Pas dan zal de solver stoppen met itereren en is een geconvergeerde oplossing verkregen.

 

Mesh

Om het stromingsveld te berekenen, moeten we ons domein discriminerend maken, met behulp van een mesh. In de afbeelding hieronder wordt de basis mesh getoond (klik met de rechter muisknop op Mesh en Toon basisnet). De instellingen voor de basis mesh is verfijnd tot niveau 5 in dit geval omdat de geometrie vrij klein is. Het wordt aanbevolen om voor de basismaas een verfijningsniveau tussen 3 en 5 te gebruiken. De oplosser gebruikt wand-functies om de stroming dicht bij de wanden te bepalen, waardoor de noodzaak van fijnere cellen bij de wand minder relevant wordt.

 

Ik zal nog laten zien hoe je de mesh kunt verfijnen met een Lokale verfijning in de bocht, maar houd de Verfijning cellen instellingen op 2 voor zowel het volume als het oppervlakte netwerk. Door het aantal gebruikte cellen in het kanaal op 15 te zetten, zullen de mesh-instellingen nu goed zijn voor dit geval. Selecteer de binnenoppervlakken van het bochtstuk van de pijp voor de mesh-verfijning. Een opmerking hierbij is dat deze oppervlak-verfijning in dit geval alleen van invloed is op de solid, omdat het oppervlak deel uitmaakt van de solid en het solid/fliud grensvlak.

 

Oplossen van het stromingsveld

Alle instellingen voor de simulatie zijn gedefinieerd, en de solver is nu klaar om te starten, door te klikken op Run in de werkbalk. De solver zal eerst het fluid domein mazen en daarna wordt de oplossing van het stromingsveld iteratief uitgevoerd en wanneer de doelen van de simulatie zijn bereikt zal de solver stoppen. De solver gebruikt een pop-up venster en hier kunt u het doel monitoren, de solver controleren en ook plots maken voor visualisatie terwijl de solver loopt.

 

Post-processing

Wanneer de simulatie is verkregen, is de post-processing de volgende stap. Merk op dat de post-processing natuurlijk kan worden ingesteld voordat de solver wordt uitgevoerd, zoals in Simcenter STAR-CCM+, in dit geval zal ik echter de workflow van boven naar beneden volgen in de boomstructuur. In de afbeelding hieronder wordt een visualisatie van het snelheidsveld weergegeven als een Cut-plot (contourplot) op het vooraf bepaalde vlak dat voor de doorsnede is gebruikt.

 

Er zijn veel verschillende manieren om de stroming in Simcenter FloEFD te visualiseren. De afbeelding hieronder toont een andere manier om de stroming in het domein te visualiseren - Stroomlijnt (het type stroomlijn is Band in deze simulatie).

 

Ik hoop dat de blog post van deze week over de software Simcenter FloEFD interessant is geweest om te lezen. Simcenter FloEFD is slechts één van de software die Volupe ondersteunt naast Simcenter STAR-CCM+. Voel je vrij om contact met ons op te nemen op support@volupe.com als u vragen hebt over Simcenter FloEFD of andere vragen over uw simulations.

Lees ook:
De wizard instellen in Simcenter FloEFD
Gestuurde meshing in Simcenter STAR-CCM+
Het opzetten van een CHT-simulatie met behulp van simulatiebewerkingen
Het vinden van zones die mogelijk slecht volumenetwerk geven

Meer blogberichten

nl_BEDutch