Elmer

T581 自然対流 定常検討

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Elmerにて定常の自然対流解析を行ってみました。(参考:T591 自然対流 検討用

elmer 自然対流 定常解析図

ダクト内に配管が通過している部分を仮定します。

対象 流体

ジオメトリ作成: FreeCAD0.20

メッシャー:salome9.7.0

プリプロセッサ:ElmerGUI

ソルバー :Elmer

ポストプロセッシング:ParaView5.9

条件: 

ダクトと配管図 寸法表記はmm

物性値:
 空気 >elmer標準値
   密度:1.205 kg/m3
   比熱:1005.0 J/(kg·K)
熱伝導率:0.0257 W/m K
粘性:1.983e-5 Pa・s

境界条件:
 鋼管の表面温度:77℃(350K)
 雰囲気温度:27℃(300K)
 重力:9.82 m/s2(-Y方向)

結果

定常

elmer 自然対流 定常解析図
速度(m/s) 0~0.016               温度(K) 300~350          圧力(Pa) -0.00078~0.00082

速度と圧力は、ほぼ動きが無いことになります。温度も上部で滞留している感じでしょうか。
同じモデルを非定常で行ったものが下図になります。100秒までになります。(動画は4秒間で表示)

elmer 自然対流 非定常解析図
速度(m/s) 0~0.28              温度(K) 300~350          圧力(Pa) 0.028~0.095

作業 (作成中)

基本的な流れは以下が参考になります。
T521 Elmer 作業例

形状 FreeCADにて作成

以下が参考になります。

T131 モデリング

作成したstepファイルをsalomeに取り込んでメッシュを作成します。

サンプルファイル : t581-plate.step

要素作成

salomeにてフェイス形状をオートで作成しています。三角形一次要素です。
参考:T405 メッシュ作成 例

サンプルファイル : t581_mesh.unv

unvファイルでエクスポートしてから、ElmerGUIで読み込んで解析設定を行います。

解析モデル作成

■setup
Steady stateのままで実施します。
大事なのは、Gravity設定で、モデルのY軸方向マイナスに重力加速度9.82m/s^2がかかるようにしておきます。(既定)

■Equation
Heat equationとNavie-StokesのタブでそれぞれActive(ボックスチェック)にします。Convectionもcomputedにします。(convectにチェック)Navie-Stokesでは、優先番号1にしておきます。

Heat equation

Navie-Stokesでさらに、Edit Solver SettingsからLinear system のPreconditioningをILU1にしておきます。

Navie-Stokes

■物性値設定
Material libraryからAir(room temperature)を選択します。
Reference Temperatureに300Kを指定します。(設定していないと実行時にワーニングがでます)

■Body Forceの設定

ブシネスク近似の設定をします。

■Initial conditionの設定
初期温度300Kを設定します。

■境界条件の設定
ダクト壁の温度(BC1)と、鋼管の温度(BC2)設定をします。
Heat Equationタブでそれぞれの温度(300K,350K)を入力して、Navie-Stokesタブで壁面条件を指定します。
 境界条件の設定をするためにedgeが分割されていない場合には分割しておく必要があります。
salome上で分けておくと便利ですが(グループの作成)、ElmerGUI上でも分割はできます。
参考:境界分割

BC1 heat equation
BC1 Navier-Stokes 壁面設定
BC2 温度350Kに設定

サンプルファイル : t581_duct.zip

非定常用のSetup

■解析実行

参考:T521 Elmer 作業例

■結果評価
参考:T621 Paraview 設定例

課題


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