Моделирование излучения при нагреве в вакууме

[Hius_Art 0]

Здравствуйте!

Скажите, создавалась ли подобная тема по моделированию нагрева в вакуумной печи?

Хотелось бы уточнит ряд настроек. Пытаюсь промоделировать в CFX излучение от нихромового нагревателя в вакууме.

1. Как правильно задаваются свойства вакуума? (я задал минимальную плотность, теплопроводность, давление 10^-5 Па).

2. Какую предпочтительно задавать модель излучения(сейчас задаю Monte Carlo, пробовал на Discrete Transfer), и какой корректно указать Transfer Mode(сейчас задаю на вакууме Surface to surface на домене вакуума, на остальных телах внутри Participate media).

3 Как правильно задавть нагрузку на нагревателе? (сейчас задаю subdomaine и source в W m^-3).

Заранее спасибо! Запутался, читая гайд и решил спросить у знатоков.

[piden 2 874]

7 minutes ago, Hius_Art said:

1. Как правильно задаваются свойства вакуума? (я задал минимальную плотность, теплопроводность, давление 10^-5 Па).

Покатит) И потом можно отключить в настройках транспортные уравнения для жидкой среды.

8 minutes ago, Hius_Art said:

2. Какую предпочтительно задавать модель излучения(сейчас задаю Monte Carlo, пробовал на Discrete Transfer), и какой корректно указать Transfer Mode(сейчас задаю на вакууме Surface to surface на домене вакуума, на остальных телах внутри Participate media).

Я бы использовал с discrete transfer, там только surface to surface. Ее для такой задачи хватит с головой, и считается она быстрее всего. Более сложные модели - если в жидкой среде есть поглощение или источники излучения.

 

10 minutes ago, Hius_Art said:

3 Как правильно задавать нагрузку на нагревателе? (сейчас задаю subdomaine и source в W m^-3).

Норм. Там наверно и сразу в W можно задать..

 

 

10 minutes ago, Hius_Art said:

Пытаюсь промоделировать в CFX излучение от нихромового нагревателя в вакууме.

Почему CFX выбрали?

Это намного проще в Ansys Mechanical было бы сделать. Не пришлось бы все внутреннее пространство сеткой разрешать)

 

[Hius_Art 0]

Сначала я посчитал в Механикал, там я вообще убрал домен среды и задал коэффициенты Emissivity, Enclosure tipe, Internal heat generation. Но потом появилась необходимость задать внутри аргон с определенным расходом. в Discrete transfer тоже пробовал. Смущает, что результаты сильно отличаются и в трансиенте странная динамика нагрева (сам нагреватель нагревается долго, как и тела). Почему-то не могу на Монте Карло найти настройки коэффициентов черноты. Транспортные настройки в материалах тоже убавил до 0) для вакуума.

[piden 2 874]

2 minutes ago, Hius_Art said:

задать внутри аргон с определенным расходом

Вы писали про вакуум, а в CFD предполагается сплошная среда, где число Кнудсена << 1. Насколько ваша модель будет соответствовать реальности?

 

4 minutes ago, Hius_Art said:

Почему-то не могу на Монте Карло найти настройки коэффициентов черноты.

Они должны быть на соотв. сторонах интерфейсов солид-ликвид со стороны жидкости.

 

4 minutes ago, Hius_Art said:

Транспортные настройки в материалах тоже убавил до 0)

В материалах? Для жидкости вы уже писали про это. Или и для солидов убрали? Если да, то не стоит так делать.

[Hius_Art 0]

Мне нужно и на вакууме и на аргоне промоделировать. Транспортные свойства убавил только на домене вакуума. Возможно для аргона подойдёт модель Р1. 

[Hius_Art 0]

4 часа назад, piden сказал:

Более сложные модели - если в жидкой среде есть поглощение или источники излучения.

Для моей задачи как раз в домене вакуума источник излучения. В посипроцессинге смущает градиент температуры от нагревателя к вакууму, по идее какая там может быть температура, без конвекции...

[piden 2 874]

4 minutes ago, Hius_Art said:

по идее какая там может быть температура, без конвекции...

Так вы же сами задали

5 hours ago, Hius_Art said:

свойства вакуума: я задал минимальную плотность, теплопроводность, давление 10^-5 Па

Теперь это не вакуум, а некая среда с данными свойствами. А без конвекции осталась еще обычная теплопроводность.

 

7 minutes ago, Hius_Art said:

Для моей задачи как раз в домене вакуума источник излучения.

Имелось ввиду, что более сложные модели излучения нужны, если сам газ или жидкость поглощают либо испускают излучение. У вас вакуум что-то такое делает? Или это все же твердые тела, которые находятся в вакууме?

[karachun 2 038]

@piden А разве нельзя обойтись вообще без газовой среды и сетки? Как в МКЭ.

[piden 2 874]

33 minutes ago, karachun said:

А разве нельзя обойтись вообще без газовой среды и сетки? Как в МКЭ.

Насколько знаю, нет.

В Механикале, к примеру, view factors вычисляются между всеми поверхностями, помещенными в один environment.

В CFD -- только между ГУ на флуиде (в том числе стенками, которые являются интерфейсами к примыкающим солидам). Один только хак - отключение транспортных уравнений в настройках.

@karachun , ты знаешь, откуда цитата)

You should be able to do this with the discrete transfer model as well. It is a lot cheaper than monte carlo. You should be able to get the radiation to transfer between the interfaces on the outside of the solid domains. Also note you will have to mesh the region in between the solid domains for the radiation to transfer through it. If it is a vacuum and has no fluid in it you can just fill it with air and turn the fluids and heat transfer solver off with expert parameters and then the air will not move or conduct heat so will act like a vacuum.

 

[karachun 2 038]

Спасибо.

 

5 минут назад, piden сказал:

ты знаешь, откуда цитата)

Его имя Роберт Полсон Гленн Хоррокс!

[Hius_Art 0]

8 часов назад, piden сказал:

Один только хак - отключение транспортных уравнений в настройках

Я так понимаю, что heat transfer нужно отключать в expert parameter, не подскажите вкладку? не могу найти...

15 часов назад, piden сказал:

Они должны быть на соотв. сторонах интерфейсов солид-ликвид со стороны жидкости.

Я нашел только в Nonoverlap Conditions опции по коэффициенту черноты, но там нужно еще выставить Heat transfer(Adiabatic, Heat transfer coeff...). По-моему адиабатный- не подходит, ведь температура меняется, а коэфф. теплопередачи я думал он сам высчитывает? 

10 часов назад, piden сказал:

Имелось ввиду, что более сложные модели излучения нужны, если сам газ или жидкость поглощают либо испускают излучение. У вас вакуум что-то такое делает? Или это все же твердые тела, которые находятся в вакууме?

Только твердые тела в вакууме(один из них- нагреватель- излучает, остальные поглощают и отражают). Из гайда я понял, что если не нужно учитывать в среде поглощение, отражение(вакуум) можно ставить Surface to Surface

10 часов назад, piden сказал:

Теперь это не вакуум, а некая среда с данными свойствами. А без конвекции осталась еще обычная теплопроводность.

Я понимаю, поэтому и озадачился, правильно ли я задаю вакуум просто снизив физические коэффициенты(в том числе коэффициент теплопроводности) в свойствах материалов.

*Про настройки Emissiviti и Diffuse factor-применительно к Monte Carlo, на Discrete transfer они непосредственно в настройках границ.

[piden 2 874]

1 hour ago, Hius_Art said:

Я так понимаю, что heat transfer нужно отключать в expert parameter, не подскажите вкладку? не могу найти...

Нет, транспортные уравнения движения жидкости. Последняя вкладка - model overrides, solve fluids = false.

 

1 hour ago, Hius_Art said:

Я нашел только в Nonoverlap Conditions опции по коэффициенту черноты, но там

Может, все-таки выполнить какой-нибудь туториал про излучение? А потом в нем уже изменить свойства среды, отключить уравнения... Есть впечатление, что вы сейчас ощупью продвигаетесь.

 

1 hour ago, Hius_Art said:

Только твердые тела в вакууме

Тогда, даже если будете в CFX считать, тем более впервые, настоятельно рекомендую сделать еще и в Mechanical - сравниться. Настройка такого кейса в Mechanical будет в разы проще.

[Hius_Art 0]

Спасибо! Я бы с удовольствием воспользовался туториолом, но пока не могу его найти. Если вы где-то видели подобюную постановку задачи, буду благодарен за ссылку.

Да, в механикале тоже просчитаю, сравню.

[MotorManiac 130]

19 часов назад, Hius_Art сказал:

Мне нужно и на вакууме и на аргоне промоделировать. Транспортные свойства убавил только на домене вакуума. Возможно для аргона подойдёт модель Р1.

P1  для оптически толстых сред

[an_rushin 128]

On 10/5/2020 at 4:09 PM, piden said:

Покатит) И потом можно отключить в настройках транспортные уравнения для жидкой среды.

Я бы использовал с discrete transfer, там только surface to surface. Ее для такой задачи хватит с головой, и считается она быстрее всего. Более сложные модели - если в жидкой среде есть поглощение или источники излучения.

 

Норм. Там наверно и сразу в W можно задать..

 

 

Почему CFX выбрали?

Это намного проще в Ansys Mechanical было бы сделать. Не пришлось бы все внутреннее пространство сеткой разрешать)

 

 

уважаемый piden, соглашусь и дополню рекомендацией еще одного инструмента - TAITherm от Thermoanalytics. просто управляется и дает очень хорошие результаты.

 

[piden 2 874]

27 minutes ago, an_rushin said:

TAITherm от Thermoanalytics. просто управляется и дает очень хорошие результаты

Ох уж этот automotive сектор, избалованный софтом)

[Hius_Art 0]

Пробую запустить задачу Steady state thermal. Очень долго считает, никак не могу дождаться результата. Может ли быть, что для него эта сетка (аналогичная CFX) слишком тяжела? Или в чем-то другом проблема?

[piden 2 874]

8 minutes ago, Hius_Art said:

Может ли быть, что для него эта сетка (аналогичная CFX) слишком тяжела?

Как это "аналогичная CFX"? Весь смысл применения тут steady state thermal в том, что для него нужно мешить только твердые тела, а не весь объем, как в CFX.

Может, таки стоит детально описывать, что именно вы делаете? Это, конечно, если хотите узнать, в чем причина проблемы..

Изменено 14 октября 2020 пользователем piden

[Hius_Art 0]

Без внутреннего объема. Я подгружаю модель в механикал, и делаю настройки сетки для твердых тел такие же как в CFX, домен среды отключаю, накладываю internal heat generation  на нагревателе, Radiation на всех участвующих телах (нагреватель, экран, садка) с их коэффициентом emissivity и конвекцию с внешней поверхности печи.

[piden 2 874]

@Hius_Art  и не видя задачи, сетки, настроек нужно ответить на вопрос, почему

50 minutes ago, Hius_Art said:

Очень долго считает, никак не могу дождаться результата

?

 

Почему кто-то должен париться отвечать, если вы не паритесь обстоятельно задать вопрос?