In einigen Analysen kann die Strömungsgeometrie eine große Anzahl von Bohrungen und Fremdkörpern enthalten. Beispiel: Leitbleche werden in vielen Elektronik-Paketen verwendet und haben häufig über Hunderte von Löchern, durch die Luft durchgelassen werden kann. Jedes einzelne Loch nachzubilden ist mühsam, teuer und unnötig.
Die Alternative ist eine Simulation dieser Löcher oder Hindernisse mithilfe eines Bereichs mit Strömungswiderstand. Bei dieser Methode werden den Netzelementen in diesem Bereich Widerstandsparameter zugewiesen. In der Regel werden dafür entweder der freie Flächenanteil (Anteil der freien an der gesamten Fläche) oder ein Verlust-Koeffizient auf der Grundlage des bekannten Druckabfalls verwendet. Der Widerstand simuliert den Effekt der Hindernisse ohne die Verwendung einer übermäßigen Anzahl von Elementen. Weitere Beispiele für poröse Medien sind Heizkörper, Entlüftungsöffnungen, Siebe, Filter und Festbetten.
So weisen Sie Widerstände zu
- Öffnen Sie das Schnellbearbeitungs-Dialogfeld Material. Es stehen verschiedene Methoden zur Verfügung:
- Klicken Sie mit der linken Maustaste auf das Bauteil, und klicken Sie im kontextabhängigen Werkzeugkasten auf das Symbol "Bearbeiten".
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Teil, und klicken Sie auf Bearbeiten...
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Teilenamen unter dem Zweig "Materialien" der Designstudienleiste, und klicken Sie auf Bearbeiten....
- Klicken Sie auf Bearbeiten in der kontextabhängigen Gruppe Materialien.
- Wählen Sie ein oder mehrere Teile aus.
- Wählen Sie im Menü Materialdatenbank-Name die Datenbank aus.
- Wählen Sie Widerstand im Menü Typ.
- Wählen Sie das Material aus dem Menü Name.
- Wählen Sie die Strömungsrichtung durch den Widerstand mit den Popup-Dialogfeldern. Wählen Sie die beiden Richtungen senkrecht zur Strömungsrichtung. Weitere Informationen finden Sie weiter unten.
- Klicken Sie auf Anwenden.
Beispiel für die Zuweisung eines Strömungswiderstands
Erstellen und Bearbeiten von Materialien mit Strömungswiderstand
Anmerkungen
- Sie können das gleiche Material mit Strömungswiderstand mehreren Bauteilen gleichzeitig zuweisen, wenn die Richtungsdefinitionen (Strömung, Normal 1 und Normal 2) für alle ausgewählten Bauteile die gleichen sind. Die ausgewählten Bauteile müssen alle die gleiche Strömungsrichtung und die gleichen zwei Normalrichtungen haben.
- Bereiche mit Strömungswiderstand sollten keine Berührungspunkte mit äußeren Randbedingungen haben.
- Randbedingungen sollten nicht auf Flächen eines Bereichs mit Strömungswiderstand angewendet werden. Dies kann zu Konvergenzproblemen führen und wirkt sich auf den in der Zusammenfassungsdatei angegebenen Durchflusswert aus.
- Wenn ein verteilter Widerstand mit einer äußeren Randbedingung in Berührung kommt, ist es empfehlenswert, dem Bereich eine Erweiterung hinzuzufügen, damit die Randbedingung nicht direkt darauf angewendet wird.
Zuweisungsmethoden
Für die Zuweisung der Strömungsrichtung durch einen Widerstandsbereich existieren drei unterschiedliche Methoden:
Ausgerichtet an einer kartesischen Richtung
Um die Strömung durch den Widerstandsbereich an einer kartesischen Richtung auszurichten, öffnen Sie das Popup-Dialogfeld in der Zeile "Strömungsrichtung" und wählen eine der kartesischen Richtungen ("Global x", "Global y", oder "Global z") aus. Wählen Sie die übrigen Richtungen für die anderen beiden Richtungen aus.
Nicht an einer kartesischen Richtung ausgerichtet
Um die Strömung an einer ausgewählten Fläche auszurichten, öffnen Sie das Popup-Dialogfeld und klicken auf die Schaltfläche "Fläche auswählen".
Solver verwendet Widerstandswerte für die Normalrichtungen, die im Materialeditor für den Widerstand angegeben wurden. Die folgende Abbildung zeigt die Strömung durch ein Widerstandsobjekt, das zur Strömung um einen Winkel geneigt ist. In diesem Beispiel wurde für den Strömungswiderstand und den Normalrichtung 1-Widerstand der gleiche Wert eingestellt. Selbstverständlich können die Werte, je nach Wunsch, auch unterschiedlich sein:
Die Strömung ist leicht gedreht, aber nicht vollständig ausgerichtet, sodass sie keine Normale zum Widerstandsobjekt bildet.
Um die Strömung normal zum Widerstand verlaufen zu lassen (zur Erzeugung eines "Entlüftungs"-Widerstands), stellen Sie die Normalrichtungswiderstände mindestens drei Größenordnungen höher als den Durchfluss K ein. Dadurch wird die Strömung so gedreht, dass sie normal zum Widerstandsobjekt verläuft.
Durch einen zylindrisch geformten Bereich
Verwenden Sie Radial für die Strömungsrichtung, um einen zylindrisch geformten Widerstand zu simulieren. Die anderen beiden Richtungen werden automatisch auf "Axial" und "Tangential" festgelegt.
Geben Sie die Richtung der Normalrichtung 1 an, um die Richtung der Komponente festzulegen. Dies ist für die korrekte Berechnung der Ausrichtung des Materialobjekts erforderlich.
In Simulation CFD 2014 wurde eine neue Formel für die Berechnung von Strömung durch zylindrische Bereiche eingeführt. Diese Methode ersetzt eine Methode, die den Druckverlust, insbesondere bei niedrigen K-Werten, weniger exakt berechnet hatte. Diese neue Methode ist vorgabemäßig aktiviert. Um auf die ältere Methode zuzugreifen, ändern Sie im Flag-Manager den Wert des Flags no_difu_tensors in 1.
Eine andere Anwendung für den Radialströmungsrichtungswiderstand ist für eine Reihe resistiver Zylinder, über die die Strömung passieren muss. In diesem Fall ist die Strömungsrichtung erneut radial, und eine axiale Richtung muss gewählt werden (wählen Sie eine Fläche aus, die normal zur Zylinderachse verläuft):
