задание тепловыделения уравнением

[DimaG 0]

Привет всем.

Интересует следующий случай. Возможно ли пользовательскими подпрограммами (CFX, FLUENT) описать следующий источник тепловыделения:

Q = RO*W*(dC/dt)

dC/dt = -C*Z*exp(-E/RT)

где:

С - концентрация вещества

RO - плотность

W - тепловой эффект от терморазложения Дж/кг

E - предэкспонента

Z - предэкспонента

R - ун.газовая постоянная

T - температура

t - время

Данный источник вводится для учета тепловыделения в веществе в поцессе нагрева. При этом вещество твердая субстанция. Продуктами его терморазложения можно пренебречь.

[Dick 0]

Можно.

[DimaG 0]

Dick, спасибо за информацию. Если вас не затруднит, подскажите как это можно сделать. Принцип написания таких подпрограмм. В данном случае решается диффур. Как это сделать не влезая в исходный код программы. Тем более что в систему уравнений вводится дополнительная переменная-концентрация (С).

[Игорь (Москва) 1]

Добырй день!

Надо уточнить что представляет из себя С.

То есть хотите ли вы просто в задать нестационарный источник - или же у вас есть поле концентрации С(x,y,z,t) - которое откуда-то берется или которое еще надо находить. Но в принципе и в этом случае тоже можно.

Также небольшая сложность с учетом в самом уравнении зависимости источника от искомой же температуры - но и это можно.

Принцип - для Флюента пишется специальная программка (на чем-то С-подобном) - UDF (User Defined Function)- где это все и описывается.

Как в CFX - не знаю.

А вы с Флюентом работали вообще?

С уважением,

Игорь

[Dick 0]

Может я что-то не понял, но выражение Q = RO*W*(-C*Z*exp(-E/RT)) в Ваттах в CFX можно задать не влезая в подпрограммы через expressions.

[DimaG 0]

Игорь (Москва), ситуация следующая. С - концентрация вещества. Предполагается что в начале расчета С - 100%. И в процессе расчета вещество разлагается, выделяя при этом тепло. Вещество - твердая субстанция. Изменениями геометрии пренебрегаем, так как за время расчета вещества разлагается немного, но тепловой эффект большой и это приходится учитывать. При этом изменение концентрации зависит от температуры вещества (чем выше температура тем быстрее разлагается). Вообще это кинетическое уравнение-терморазложение по закону Аррениуса.

Dick, Q = RO*W*(-C*Z*exp(-E/RT)) само по себе конечно можно засунуть через expressions, но как быть с С-концентрация, которая в текущий момент не известна, она должна вычисляться на каждом шаге и ее измение как раз и определяет тепловой эффект. Формулы в CFX я программировал, а вот диффуры. Пробовал функцией Q = RO*W*(-C*Z*exp(-E/RT)) задавать в расчет, предполагая что С - константа (разлагается очень мало и в первом приближении можно так предположить для грубых оценок), но получаются расхождения с экспериментом. FLUENT пока только начал осваивать. Для этой задачи уже пробовал методом конечных разностей писать програмку, но это одномерка. А дальше написание программы очень трудоемко, так как конструкция существенно трехмерная.

[Dick 0]

Абсолютно ничто не мешает использовать в экспрешенах переменные, которые вычисляются в ходе расчета.

[DimaG 0]

Может быть я не корректно поставил вопрос. Но я хотел бы реализовать что-то типа этого:

<noindex>http://www.image123.net/j8bat8ouecr4pic.html</noindex>

Тоесть теплопроводность решается основной программой, а тепловой эффект расписывается (по данной ссылке конечными разностями) в подпрограмме.

[Игорь (Москва) 1]

Попробуем так...

dC/dt = -C*Z*exp(-E/RT)

отсюда:

C(t) = Const*exp(-Z*exp(-E/RT)*t)

то есть функция для концентрации есть - и туда входит температура.

Во Флюенте используем макрос DEFINE_ADJUST - там на каждом шаге вычисляем нашу концентрацию, и дальше как хотим используем её в источнике -макрос DEFINE_SOURCE.

Такой вариант подходит?

С уважением,

Игорь

[DimaG 0]

Игорь (Москва), спасибо. Попробую провести тестовые расчеты. Кстати, в FLUENT можно в подпрограммах создавать массивы, считывать значения переменных и записывать их в массивы? Регулировать шаг по времени по своим критериям? И еще, как выводить температурно временные графики для конкретного узла (центроида)? Почитал юзергиды. В основном описано как выводить картинки в разных вариантах.

[Игорь (Москва) 1]

Добрый вечер!

"Кстати, в FLUENT можно в подпрограммах создавать массивы, считывать значения переменных и записывать их в массивы? "

Да.

Массив создается почти по синтаксису С.

Например:

real a[2][2];

массив 2x2 ячейки.

Считывается и присваивается все как обычно.

Регулировать шаг - когда указываете нестационарный солвер - то в меню Iterate - будет вариант с переменным шагом. Подробонее - не знаю.

"как выводить температурно временные графики для конкретного узла (центроида)?

В меню Sove-Monitors-Surface или Volume - поставьте галочку Write - тогда можно будет записывать в файл то, что хотите - там вариантов много.

Игорь

[DimaG 0]

Игорь (Москва), спасибо за подробный ответ.

[Игорь (Москва) 1]

Пожалуйста!

Расскажите, как получается.

[DimaG 0]

Игорь (Москва), вплотную к задаче приступлю на следующей недели. Сейчас срочно доделываю 3-х мерку в ANSYS.

[Yuri69 1]

DimaG: вы случайно не тепловой взрыв собираетесь моделировать? Изменено 27 мая 2010 пользователем Yuri69

[DimaG 0]

Yuri69, прежде всего это для моделирование тепловых эффектов от химических реакций в твердых веществах. Но иногда, действительно, возникают задачи моделирования возможности возгорания некоторых веществ. Тепловой взрыв это еще более сложное явление. Вещество может и посто сгореть без взрыва. Иногда бывает вещество разлагается даже не загоревшись. Короче говоря вариантов много. Здесь Аррениусом не отделаешься.