Logotyp för Volupe

Blogginlägg Volupe

Betydelsen av hög nätupplösning vid värmeöverföring simulations med Simcenter FloEFD

Mesh-upplösning är alltid viktigt att tänka på när du installerar din simulations. Nätet är den diskretiserade representationen av din domän, och för att resultaten ska bli så exakta som möjligt måste vi skapa en diskretisering som ligger så nära verkligheten som möjligt. Därför kommer vi att gå igenom ett exempel i veckans blogginlägg, där nätupplösningen har stor inverkan på resultaten för en simulering med värmeöverföring mellan solid och fluid-domän i Simcenter FloEFD. 

I exemplet har vi två identiska cylindriska stavar som är placerade parallellt med varandra. Stavarna har en sammanlagd total värmekälla på 1000 W. I Simcenter FloEFD kan du ange en värmekälla för flera komponenter i en värmekälla, så att du inte behöver skapa en värmekälla för varje källa. Detta är för att förenkla processen med att ange flera värmekällor som har samma värmegenereringshastighet. Vi kommer att utvärdera exemplet genom att titta på värmeöverföringshastigheten när simuleringen har konvergerat. Simuleringen kommer att vara det stationära tillståndet för de två stavarna som genererar värme i ett rum med stillastående luft.

Det första fallet som vi kommer att titta på är när de två stavarna inte är tillräckligt raffinerade. Diskretiseringen kommer att använda samma förfiningsnivå för båda cylindrarna, vilket innebär att vi har ett värde för den globala maskan och inga lokala förfiningar. I bilden nedan ser du att cylinderns (solid domain) tvärsnitt inte representeras av en perfekt cirkulär skiva. 

dålig mesh värmeöverföring

Denna kommer att resultera i en värmeöverföringshastighet som inte är identisk för de två stavarna, eftersom som visas på bilden nedan. Eftersom den nät inte är tillräckligt raffinerad, kommer det att finnas en skillnad i diskretisering för de två stängerna, och simuleringen kommer inte att ge en symmetrisk lösning. En symmertrisk lösning är vad vi skulle vilja ha och vad vi förväntar oss om diskretiseringen fångar geometrin.

Värmeproduktion Floefd

När vi ser detta resultat, vi börjar undrar varför lösningen inte är symmetrisk. När vi tittar på nätet förstår vi följande att nätet inte är tillräckligt raffinerat. För att testa om nätupplösningen är som påverkar den resultat tillämpar vi en lokal förfining av maskan vid en av stängerna. Detta resulterar i ett andra fall, där tvärsnittet av den fasta domänen ser ut som i bilden nedan. 

Olika nätupplösning.

När du kör simulering får vi en värmeöverföringshastighet som skiljer sig mer än tidigare.eftersom skillnaden i upplösning är större. Du kan även se att temperaturfältet som genereras av värmekällorna är inte symmetrisk. 

Värmeproduktion Floefd

Vi måste alltså förfina våra cylindrar för att fånga den cirkulära geometrin. Genom att lägga till förfiningar som: 

  • Ökad nivå för det globala nätet 
  • Lokalt raffinerade fasta celler för cylindrarna. 
  • Lokalt förfinade gränsceller för övergången mellan fasta celler och fluid-celler. 

får vi ett nät som i bilden nedan. Detta kommer att vara inställningarna för fall nummer tre. Diskretiseringen fångar det cirkulära tvärsnittet av cylindrarna med hög upplösning. 

bra mesh värmeöverföring

Resultatet av simuleringen visar att temperaturfältet är symmetriskt och att värmeöverföringshastigheten är identiska för de två stängerna, se bilden nedan. 

Värmeproduktion Floefd

Den slutsats som vi kan dra av detta exempel är att om fysiken vid den Gränsen är viktig.Det är också viktigt att lösa upplösningen av den fasta ytan och fluid-cellerna på ytan. Du kan naturligtvis ange randvillkoret för värmeutvecklingshastigheten för cylindrarna individuellt, men detta kanske inte är praktiskt om du har ett stort antal cylindrar i din simulering. Du måste också lösa upp fastämnet så att det inte påverkar fluid-flödet. 

Vi på Volupe hoppas att det här blogginlägget har varit intressant och att du kommer att ha stor nytta av den här vänliga påminnelsen om att alltid ha nätupplösningen i åtanke. Särskilt när man har ett flöde runt solider, med krökta ytor och värmeöverföring mellan domänerna. Om du har några frågor om din simulering kan du skicka oss ett e-postmeddelande till support@volupe.com. 

Författare

Christoffer Johansson, M.Sc.
support@volupe.com
+46764479945 

Christoffer Volupe

Fler blogginlägg

sv_SESwedish