Сравнение теплового расчета Ansys с ручным расчетом

[Ruham88 0]

Всем доброго времени суток.

Для того, чтоб понять, правильно ли посчитана условная, трехслойная конструкция в Ansys 14.0 Workbench решил провести небольшое тестирование. смоделировал трехслойную условную конструкцию, состоящую из нижеприведенных слоев:

1) бетон, толщина слоя 0.025м - коэфф. теплопроводности 0.72

2) воздух - в ансисе задал таблицу зависимости лямбды от температуры, согласно этой таблице <noindex>http://conductivity.at.ua/publ/koehf...zdukha/1-1-0-3</noindex>

3) бетон, толщина 0.025, лямбда 0.72.

Далее задал материалы, сгенерировал сетку. На внутренней стороне 1-го слоя задал конвекцию, с коэфф. теплоотдачи 23, на внешней стороне 3-го слоя задал конвекцию, с коэфф. теплоотдачи 8.7. Температура изнутри 20 градусов по цельсию, снаружи -1.6

Здесь небольшая заметка 1: несмотря на то, что температура расчетная для приведенного сопротивления (для Еревана) принимается -19, в СП 23-101 (глава 13, пункты 13.2, ti), а так же в армянском аналогичном Снипе указано, что следует брать усредненное значение наиболее холодных месяцев (с температурой ниже 0), для Еревана это декабрь, январь, февраль. Усредненное значение для этих месяцев дает -1.6 град. по цельсию,

Заметка 2

Во время ручного расчета я принял для воздуха не коэфф. теплопроводности, а сопротивление теплопередаче воздушной прослойки, что опять дано в табличном варианте в СП 23-101-2004, в пункте 9.1.1, табице 7. Согласно этой таблице, для прослойки шириной в 0.15м и горизонтальном потоке теплоты снизу вверх сопротивление будет (при положительной температуре) 0.15

Совершенно не понимаю, почему в расчете в Ансисе на внутренней стороне бетона показывается температура в 19 градусов, а в ручном расчете в excel температура в 13.5 градусов.

Сссылка на скачивание расчетных файлов ansys и excel (в ансис сделал экспорт проекта в архив .wpbz),

<noindex>http://www.fayloobmennik.net/2536210</noindex>

Кто-нибудь, пожалуйста, мог бы подсказать в чем ошибка или неправильность подхода? Если не получу те же результаты в ансисе, то не смогу доверять дальнейшим расчетам, во время моделирования реальных ограждающих конструкций, сейчас это для меня проблема номер 1...

Буду очень благодарен за скорейшую помощь!

С уважением,

[MotorManiac 130]

Скорее всего не получите совпадение. Прога считает нормально газовую конвекцию, а вы берете сопротивление этого слоя упрощенно. Выложите схему что ли в виде картинки сюда.

[Ruham88 0]

Большое спасибо за ответ!

Да, во время ручных расчетах я использовал сопротивление прослойки, а не зависимость лямбда-температура воздуха, однако сути это не меняет, так как на внутренней поверхности бетонного блока ансис показывает +19 градусов, тогда как простая формула расчета температуры на внутренней поверхности дает результат в 13.5 градусов. Что-то не учтено в ансисе, не могу понять что...

Прикрепляю картинку из ансиса и схему условной конструкции. Файл ручного расчета excel а так же материалы расчета в ансисе находится в архиве по ссылке <noindex>http://www.fayloobmennik.net/2536210</noindex>

материалы конструкции:

1) бетон, толщина слоя 0.025м - коэфф. теплопроводности 0.72

2) воздух - в ансисе задал таблицу зависимости лямбды от температуры, согласно этой таблице <noindex>http://conductivity.at.ua/publ/koehf...zdukha/1-1-0-3</noindex>

3) бетон, толщина 0.025, лямбда 0.72.

P.S. та же картина получается, если вместо воздуха использовать любой другой материал, лямбда которого является константой для этой плотности материала.

P.P.S. та же картиа наблюдается, если для воздушной прослойки задать не табличную зависимость, а константное значение лямбды, расчитанное из сниповской таблицы сопротивления теплопередаче замкнутой возд. прослойки.

Изменено 20 января 2013 пользователем Ruham88

[MotorManiac 130]

Если у вас фиксированные тепловые сопротивления то скорее всего надо мельчит сетку (как это сделать в ансисе не знаю тк считаю в другой проге) должно помочь. Вы кстати говоря как считали воздух ? как тело без диффузии ? если так то это не совсем корректно тогда.

[Ruham88 0]

Просто создал солид, задал ему материал - воздух. Сетка у меня довольно мелкая, дабы не прикреплять скрин, скажу, что ребро конструкции поделено на 14 частей сеткой. Но суть вопроса в том, что вне зависимости от воздушной прослойки, на внутренней стороне 1-го слоя должна быть температура в 13 градусов, но никак не 19, как выдает ансис. Это и логичн понятно, ели иметь ограждающую конструкцию такую, то зимой, приложив ладонь, на поверхности никак не будет чувствоваться 19 градусов.

[MotorManiac 130]

Хм, тогда видимо у вас и потери тепла не совпадают (тепловой поток). Скорее всего у вас ошибка в том что промежуточное тело задано с термосопротивление воздуха 0.03 Вт/м*градус ( или сколько там ?) а по факту так рассматривать нельзя - потому что существенным фактором переноса тепла между стенками является газовая конвекция - а вы ее не учитываете. Т.е. если возрастет лямбда промежуточного слоя - вы получите снижение Т внут. стенки 1 слоя. Газовая конвекция считается у вас ?

[Ruham88 0]

По поводу газовой конвекции не могу ничего сказать, т.к. по старому дедовскому методу расчета воздушная прослойка учитывается в расчете именно с помощью сопротивления этой прослойки. Но ведь она же не может влиять на температуру на внутренней поверхности 1-го слоя? Той, которая контактирует с внутренним воздухом +20 грдусов?

[MotorManiac 130]

Дак термосопротивление слоев на все влияет. Я как понял вы задали 3 слоя по нормативу и задали нормативные коэф-ты теплоотдачи. В общем то должны тогда получить значения Т на границе слоев. С аналитическим решением должны сойтись.

[Ruham88 0]

Ну вот вся проблема в том, что не сходится. Даже если убрать воздух и задать там другой материал, например мин.вату, то тоже не сходится.

а какую программу вы используете для подобных расчетов?

Итак, проблема решилась!!! Она в том, что в снипе ошибка!

Итак, СП 23-101-2004, пункт 9.11, таблица 7:

<noindex>http://postimage.org/image/4lnr935jp/full/</noindex>

Здесь видим, что для прослойки шириной в 0.15м термическое сопротивление стоит принимать от 0.15 до 0.24, в зависимости от воздушного потока.

Это неправильные данные!

лямбда воздуха в среднем 0.027, и сопротивление теплопередаче для слоя толщиной в 0.15м будет 5.55, а никак не 0.15!

Из-за этой ошибки мои расчеты в excel не сходились с расчетами в ансисе, причем я это не замечал. учитывая же это я получил 1 в 1 те же значения, что и в ансисе!

Изменено 20 января 2013 пользователем Ruham88

[soklakov 1 477]

Здесь видим, что для прослойки шириной в 0.15м термическое сопротивление стоит принимать от 0.15 до 0.24, в зависимости от воздушного потока.

Это неправильные данные!

лямбда воздуха в среднем 0.027, и сопротивление теплопередаче для слоя толщиной в 0.15м будет 5.55, а никак не 0.15!

Зря так о СНиПах. Вы слегка путаете.

В СНиПе указано тепловое сопротивление, определенное экспериментально. А Вы насчитали теоретическое, предполагая отсутствие конвекции. Что неверно.

В вашем случае правильно было бы определить эффективную теплопроводность воздуха (ламбда, которая) исходя из значения теплового сопротивления, указанного в СНиПе, и уже с ней выполнить численный расчет, раз уж конвекцию нет желания моделировать.