Деформации от высыхания

[brus 0]

Решаю нестационарную задачу об усыхании строительных материалов с использованием solid 226.

Есть брусок 1х1х10см с влажностью 1. Торцы его начинают сушить до влажности 0,5. Нужно определить деформации через определённое количество времени

Проблема: на первом шаге деформации не нулевые, а точнее соответствуют увлажнению с 0 до 1.

 

Вопрос: как получить в начале расчёта нулевые деформации?

лог файл прилагаю

sushka.txt

[Fedor 1 597]

Математика тут такая же как в термоупругости так как происходит изменение объема. Логично установить  их подобие и просто решать термоупругую  задачу. Например охлаждать и так будет уменьшаться объем. А если нужно увлажнение, то можно нагревать :)

[AlexKaz 1 822]

mp,cref,1,1

Раздел ANSYS'a 17.1 10.10 Structural-Diffusion coupling если что.

[brus 0]

mp,cref,1,1

спасибо, помогло

Осталось разобраться с коэффициентом влагопередачи (по аналогии с film coeff в температурных задачах). Непонятно куда его вводить. 

[AlexKaz 1 822]

Наверняка у Вас есть уравнение, описывающее процесс. Выложите на обозрение, сопоставим с уравнениями теории теплопроводности. Иное предложить не могу, закон Фика вижу третий раз.

[Fedor 1 597]

"Все виды диффузии подчиняются одним законам" - https://ru.wikipedia.org/wiki/Диффузиятут и к гадалке не надо ходить :) - "С точки зрения термодинамики движущим потенциалом любого выравнивающего процесса является рост энтропии" энтропию не объедешь :)

Изменено 28 ноября 2016 пользователем Fedor

[Fedor 1 597]

https://ru.wikipedia.org/wiki/Психрометр#.D0.A3.D1.81.D1.82.D1.80.D0.BE.D0.B9.D1.81.D1.82.D0.B2.D0.BEкогда сушат доски, то следят за психометрической разностью, чтобы не произошло растрескивания досок и соответственно брака. Это ограничивает скорость сушки. Ультразвуковая сушка при аккуратном применении позволяет равномерно выгонять без растрескивания. Но лучшая конечно на воздухе под навесом и продуваемая ветром. Причем щель между досками должна быть такой, чтобы обеспечивать турбулентность потока между досками для обеспечения равномерной температуры и влажности потока. В девяностых зарабатывал на экспорте и древесины, не только пиловочника и балансов. Тонкое это дело, чтобы хороший товар, а значит и дорогой, получить. Нужно очень хорошее оборудование для пилорам. Лучше шведское или канадское. :)

"По разнице температур воздуха и влажного объекта можно определить скорость испарения" - у нас было в сушилках два термометра, рядом, один просто, а другой накрытый марлей погруженной в ванночку с водой. По разности их показаний и сушили :)

Изменено 28 ноября 2016 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

В 24.11.2016 в 23:02, AlexKaz сказал:

mp,cref,1,1

 

Раздел ANSYS'a 17.1 10.10 Structural-Diffusion coupling если что.

 

Обалдеть, в который раз нахожу свои ответы... Теперь бы понять, как оно работает...

[AlexKaz 1 822]

В 25.11.2016 в 01:38, brus сказал:

Осталось разобраться с коэффициентом влагопередачи (по аналогии с film coeff в температурных задачах). Непонятно куда его вводить. 

"А был ли мальчик"? То бишь, есть ли в уравнении диффузии слагаемое, отвечающее за коэффициент влагопередачи, привязанный к независимым переменным рассматриваемого конечного элемента?

В 28.11.2016 в 11:46, Fedor сказал:

"Все виды диффузии подчиняются одним законам" - https://ru.wikipedia.org/wiki/Диффузиятут и к гадалке не надо ходить :) - "С точки зрения термодинамики движущим потенциалом любого выравнивающего процесса является рост энтропии" энтропию не объедешь :)

Судя по Хэлпу для 18-го Ансиса, есть связь диффузии и

упругости

электрического потенциала

температуры

Коэффициенты диффузии в матрице D должны зависеть от температуры https://ru.wikipedia.org/wiki/Диффузия

В сердцевине дерева при определённом уровне усыхания поверхности происходит запирание влаги, и обдуваемая поверхность растрескивается.

Наверное можно было бы добавить ещё какую-нибудь связь с МЖГ. Поверхность дерева обдувается потоком воздуха, влага уносится при вынужденной конвекции и за счёт разности влажности в дереве и в окружающей среде. Т.е., в уравнениях надо привязываться к испаряемости, которая зависит от конвекции и перепада влажности... IMHO, одной температуры тут мало...

Правильно ли использовать диффузию для анализа процесса сушки? Какие граничные условия должны быть  на границах когда через них требуется  ускорять влагоперенос? Или лучше перейти к тепловой аналогии?

Изменено 5 августа 2020 пользователем AlexKaz

[Fedor 1 597]

Цитата

В сердцевине дерева при определённом уровне усыхания поверхности происходит запирание влаги, и обдуваемая поверхность растрескивается

В сушильных камерах поддерживают психометрическую разность, чтобы влажность обдуваемого воздуха была достаточной для того чтобы не образовывалось трещин в досках при сушке ... :)

Для обеспечения равномерности обдува надо подбирать такое расстояние между досками чтобы там было турбулентное течение. Мне в этом когда-то помогла Механика жидкости и газа Лойцянского . Знатоки сушки все удивлялись где это я узнал их секрет какое расстояние надо между слоями делать :)

Изменено 5 августа 2020 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

57 минут назад, Fedor сказал:

В сушильных камерах поддерживают психометрическую разность, чтобы влажность обдуваемого воздуха была достаточной для того чтобы не образовывалось трещин в досках при сушке ... :)

Судя по литературе (стр. 27 http://woodtools.nov.ru/books/sushka_drev/sm_sush_drev.pdf), в дереве возможна целая пачка дефектов от лишней влажности. Да и не в дереве. Вопрос общий. Выгнать влагу быстро и без дефектов - похоже та ещё задача. Дерево сушат днями-месяцами, особо упёртые материалы сушат годами. А пеногазо- и т.п. блоки буквально за минуты-часы.

Изменено 5 августа 2020 пользователем AlexKaz

[Fedor 1 597]

Видел шведский фильм о сушке, вакуум и прогрев высокой частотой как в микроволновке и какой-то режим с датчиками и автоматикой. Сушат за часы. Надо чтобы не закипела влага , а то разорвет волокна и древесина станет рыхлой.  :)

 

Цитата

А пеногазо- и т.п. блоки буквально за минуты-часы

Там не сушка, а ускоренный процесс гидратации...  Скорость химических реакций удваивается примерно вдвое на каждые десять градусов. Закон имени кого-то есть :)

Изменено 5 августа 2020 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

На другом форуме спец отписался

Цитата

Поскольку уравнение Фурье для теплопроводности аналогично уравнению диффузии можно использовать эту аналогию например в ANSYS Mechanical. Ниже ссылка на верификационный пример, моделирующий диффузию воды при высыхании деревянного бруска. Используется тепловой элемент LINK33 (может использоваться любой другой тепловой). Значение для коэффициента диффузии задается в коэффициенте теплопроводности. В нестационарной задаче теплоемкость и плотность задаются =1 (в уравнении диффузии нет соответствующих аналогов). Тогда под температурой понимаем концентрацию дифундирующего вещества.

ANSYS Help // Mechanical APDL // Verification Manual  // I. Verification Test Case Descriptions // VM164

 

VM164
Drying of a Thick Wooden Slab (Diffusion Analogy)

Спойлер

/COM,ANSYS MEDIA REL. 145 (8/13/2012) REF. VERIF. MANUAL: REL. 145
/VERIFY,VM164
/PREP7
/TITLE, VM164, DRYING OF A THICK WOODEN SLAB (DIFFUSION)
C***     HEAT, MASS AND MOMENTUM TRANS., ROHSENOW AND CHOI, 2ND. PR., PAGE 392
ANTYPE,TRANS
ET,1,LINK33
R,1,1                   ! ARBITRARY AREA
MP,KXX,1,4E-5           ! DIFFUSION COEFFICIENT D
MP,DENS,1,1             ! ARBITRARY DENSITY AND CAPACITANCE
MP,C,1,1
N,1
N,11,(1/12)
FILL
E,1,2
EGEN,10,1,1
TUNIF,30                ! INITIAL MOISTURE CONCENTRATION (THAT OF WOOD)
D,11,TEMP,5             ! FINAL MOISTURE CONCENTRATION (AMBIENT)
FINISH
/SOLU    
SOLCONTROL,0
AUTOTS,ON
OUTPR,,LAST
DELTIM,0.434
TIME,127                ! TIME AT END OF LOAD STEP
KBC,1                   ! STEP BOUNDARY CONDITIONS
SOLVE
/POST1
*GET,T,NODE,1,TEMP
*DIM,LABEL,CHAR,1,2
*DIM,VALUE,,1,3
LABEL(1,1) = '      C '
LABEL(1,2) = ' % '
*VFILL,VALUE(1,1),DATA,10
*VFILL,VALUE(1,2),DATA,T
*VFILL,VALUE(1,3),DATA,ABS(T/10)
/COM
/OUT,vm164,vrt
/COM,------------------- VM164 RESULTS COMPARISON -------------
/COM,
/COM,                 |   TARGET   |   Mechanical APDL   |   RATIO
/COM,
*VWRITE,LABEL(1,1),LABEL(1,2),VALUE(1,1),VALUE(1,2),VALUE(1,3)
(1X,A8,A8,'   ',F10.1,'  ',F13.1,'   ',1F15.3)
/COM,----------------------------------------------------------
/OUT
FINISH
*LIST,vm164,vrt

 

[AlexKaz 1 822]

И дополнение в виде статьи http://www.rusnauka.com/11._NPRT_2007/Matemathics/22026.doc.htm

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИИ.pdf

[Fedor 1 597]

Интерес представляет и обратная задача об увлажнении. Например грунтов в строительстве. Ну и откачка из колодцев влияет на понижение грунтовых вод. Вроде уравнения такие же как в теплопроводности. Если кто найдет примеры сведения к тепловым то стоит выложить.  Основной вопрос согласования коэффициентов теплопроводности и коэффициентов в законе Дарси. насколько понимаю... :)

Вопросы осушения или увлажнения почв и болот тоже важны …

Изменено 20 августа 2020 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

59 минут назад, Fedor сказал:

Основной вопрос согласования коэффициентов теплопроводности и коэффициентов в законе Дарси. насколько понимаю... :)

Вопросы осушения или увлажнения почв и болот тоже важны …

Это да, без постановки натурного экспериментов, опытных данных и вытаскивания констант никуда.

В почвах наверное можно принять, что температура не влияет на распространение влаги. Но без температуры по-нормальному скоростную сушку вряд ли смоделировать, т.е. требуется связанный расчёт - тепло-влага, оба через тепло.

А так сохнет, да. 

 

5 часов назад, AlexKaz сказал:

И дополнение в виде статьи http://www.rusnauka.com/11._NPRT_2007/Matemathics/22026.doc.htm

В уравнениях косяк - лишняя вторая производная. Последовательность выполнения задачи от этого не меняется.

Изменено 20 августа 2020 пользователем AlexKaz

[AlexKaz 1 822]

По опытным данным подобрал коэффициенты влагопроводности и влагоотдачи с поверхности. Получилось "поймать" эффект запирания влаги в сердцевине и пересушивания поверхностных слоёв, найти критическую точку. Довольно топорно и спорно вышло, но лучше чем ничего.