Визуальное моделирование теплообмена в вакууме

[drobishev 0]

Уважаемые участники форума!

Меня зовут, Дмитрий. Я столкнулся со следующей проблемой, подскажите как можно ее решить. Заранее благодарен!

Итак, задачка №1. Есть цилиндрическая вакуумная камера (высота 500мм, диаметр 300мм). Камера снаружи охлаждается змеевиком, в котором циркулирует вода, жидкий азот (любой хладагент). в одну из крышек камеры впаяна колба, внутрь которой помещена специальная лампа, при включении которой - нагревается до 1000С. Камера имеет определенную геометрию внутренней части. Необходимо провести анализ температурного градиента, который будет наблюдаться внутри камеры. Давление внутри камеры может варьироваться от 10E5 Па(атмосферное) до 10E(-8) Па (сверхвысокий вакуум).

Я попытался поискать различные инструменты для решения этой задачи вот что нашел -

1. Pro/Engineer - Pro/FEM-POST. Графическое представление результатов конечно-элементного анализа в пакете Pro/Engineer

2. CFdesign - программное обеспечение для моделирования гидрогазодинамических и теплофизических процессов

3. Вероятно Star CD

Подскажите какой пакет наиболее оптимален (из моего списка или какой либо другой) и, если не трудно, напишите порядок действий, как с ним работать (Есть 3D-модель в Solid Works).

Задачка 2. Моделирование откачки газа из этой камеры. Также необходимо на выходе получить картинку с плотностями пока газа в разных точках камеры.

Вот сам чертеж камеры, сделанный в AutoCad

<noindex></noindex>

Изменено 27 апреля 2011 пользователем drobishev

[MotorManiac 130]

Камера имеет определенную геометрию внутренней части. Необходимо провести анализ температурного градиента, который будет наблюдаться внутри камеры.

Если там будет вакуум, то никакого температурного градиента там не будет. Передача тепла будет осуществляться только за счет излучения. Если там будет газ при нормальном давлении, то конвективная составляющая будет составлять 2-5% от общего теплообмена, т.е. опять таки передача тепла будет за счет излучения.

Вам скорее всего надо знать не распределение температур (это фактически слабая циркуляция газа внутри с маленькими коэффициентами a), а параметры теплоносителя (расход, перепад температур) и степень регулировки этой системы (какие температуры, в каких температурных пределах может работать излучатель итд) ? И

Или же задача состоит именно в изучении свободной конвекции ?

[drobishev 0]

Если там будет вакуум, то никакого температурного градиента там не будет. Передача тепла будет осуществляться только за счет излучения. Если там будет газ при нормальном давлении, то конвективная составляющая будет составлять 2-5% от общего теплообмена, т.е. опять таки передача тепла будет за счет излучения.

Вам скорее всего надо знать не распределение температур (это фактически слабая циркуляция газа внутри с маленькими коэффициентами a), а параметры теплоносителя (расход, перепад температур) и степень регулировки этой системы (какие температуры, в каких температурных пределах может работать излучатель итд) ? И

Или же задача состоит именно в изучении свободной конвекции ?

Я согласен с вами. Взгляните, пожалуйста на чертеж. Внутри камеры есть параллельные пластины (их много) и они чередуются, некоторые соприкасаются с холодной стенкой (корпус), некоторые с горячей - стакан, куда помещена лампа нагрева, а там тепло передается путем теплопроводности. Поэтому основные виды передачи тепла это -теплопроводность от корпуса и стакана параллельным пластинам и излучения от пластин, корпусу и стакану.

В итоге получается градиент температуры направленный вдоль пластины.

Самый главный вопрос, это какими инструментами и как наиболее оптимально воспользоваться для визуального изображения такого градиента.

Изменено 28 апреля 2011 пользователем drobishev

[MotorManiac 130]

Посмотрел, да тут фактически в чистом виде излучение и теплопроводность этих элементов. Странная конструкция конечно, по моему проще было сразу излучать тепловой поток на внешнюю стенку (надо смотреть функциональное значение данного устройства).

По сути, можно считать в любой проге, думаю что они все умеют это делать, примеры и хелпы на форуме есть.

[a_schelyaev 366]

FlowVision умеет. Abaqus умеет.

[MotorManiac 130]

Единственное что скорее всего не получится обсчитать всю систему, стандартный комп с 5-6 гигами памяти и не очень мощным процом вряд ли потянет эту задачу. Только по элементно обсчитывать.

[a_schelyaev 366]

Можно взять сектор и если известны внешние условия по температуре в змеевике, то задать среднюю температуру или ее распределение по высоте. Для лучистого теплопереноса особой сетки иметь не нужно.