Aktivität 2: Vereinfachen von Modell 1 und Anwenden thermischer Lasten

Bei dieser Aktivität entfernen Sie für die thermische Analyse überflüssige Modellkomponenten und wenden dann thermische Lasten an, um die Wärmeübertragungen über den Heizkörper zu simulieren.

Sie nehmen an, dass die Innenwand des Rohrs die gleiche Temperatur hat wie das durchfließende Wasser hat. Außerdem gehen Sie davon aus, dass die Fließgeschwindigkeit hoch genug ist, um die Temperaturänderung des Wassers im Heizkörper vernachlässigen zu können. Über die Rippen wird jedoch durch natürliche Konvektion und Strahlung Wärme an die Umgebung abgegeben.

Schritte bei dieser Aktivität

Entfernen Sie Modellkomponenten, die keinen Einfluss auf die Simulation haben, um die Analysezeit zu verringern
Wenden Sie eine thermische Last auf die Innenflächen des Rohrs an, um die Wärme von dem durchfließenden, 75 C warmen Wasser darzustellen
Wenden Sie eine thermische Last auf die Rippen an, um die Wärmestrahlung vom heißen Rohr über die Rippen und in die Umgebung darzustellen
Wenden Sie eine thermische Last auf die Rippen an, um Wärmeverlust durch Konvektion in die Umgebung darzustellen
Ermitteln Sie automatisch die Kontaktsätze und verwenden die Vorgabeeinstellungen.

Heizkörper-Modell vor der Änderung (links). Heizkörper-Modell, vereinfacht, mit angewendeten thermischen Lasten (rechts).

Voraussetzungen

Aktivität 1 ist abgeschlossen.

Schritte

Entfernen Sie die Anschlussstücke und Wasservolumen-Komponenten, da sie die Simulation nicht beeinflussen, jedoch zur Analysezeit beitragen.

Anmerkung: Die für die Simulation benötigte Berechnungszeit hängt stark vom Netz ab. Sie entfernen nicht benötigte Objekte, um zu verhindern, dass sie mit einem Netz versehen und in die Simulation aufgenommen werden.
1. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Einrichtung > Gruppe Vereinfachen > Vereinfachen), um die Umgebung Vereinfachen aufzurufen.
2. Erweitern Sie im Browser Modellkomponenten.
3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Water:1, und wählen Sie Entfernen. Beachten Sie, dass die Aktion Entfernen der Vereinfachen-Zeitachse unten im Ansichtsbereich hinzugefügt wurde.
  Anmerkung: Mit dem Befehl Entfernen löschen Sie das Bauteil aus dem Modell Simulation, er hat jedoch keine Auswirkung auf die Geometrie im Arbeitsbereich Konstruktion.
4. Wiederholen Sie Schritt c, um die Komponente Fittings:1 zu entfernen.
5. Klicken Sie neben dem ViewCube auf Startansicht, um das Modell auf seine ursprüngliche Größe und Ausrichtung zurückzusetzen.
6. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Volumenkörper vereinfachen > Gruppe Vereinfachen beenden > Vereinfachen beenden), um zur Registerkarte Setup zurückzukehren.
  Anmerkung: Die Zeitachse wurde geändert und zeigt nicht mehr die Aktionen Entfernen. Diese Vorgänge sind nur auf der Vereinfachen-Zeitachse sichtbar.
Öffnen Sie das Dialogfeld Thermische Lasten, und wählen Sie alle 24 Flächen des Rohrs aus.
1. Erweitern Sie im Browser ggf. Modellkomponenten.
2. Klicken Sie auf neben Rippen, um sie auszublenden.
3. Klicken Sie auf die RECHTE Fläche des ViewCube, um die Ausrichtung des Rohrs anzupassen.
4. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
5. Stellen Sie im Dialogfeld Thermische Lasten sicher, dass der Lasttyp auf Angewendete Temperatur gesetzt ist.
  Tipp: Die Software verhindert, dass Sie nicht kompatible Lasten auf dieselbe Fläche anwenden. Legen Sie den Lasttyp fest, bevor Sie den Objekttyp auswählen.
6. Klicken Sie auf Alle Flächen auswählen, um alle Rohrflächen auswählen zu können, und klicken Sie dann auf das Rohr.
Heben Sie die Auswahl der Außenflächen des Rohrs auf, sodass die thermische Last nur auf die Innenflächen des Rohrs angewendet wird.
1. Klicken Sie im Dialogfeld Thermische Lasten zum Deaktivieren auf Alle Flächen auswählen, sodass Sie die Standardauswahl zum Aufheben der Auswahl der Außenflächen des Rohrs verwenden können.
2. Klicken Sie mit der linken Maustaste rechts und oberhalb des Modells, und ziehen Sie ein Auswahlfenster über die Kanten auf der rechten Seite des Modells.
  Anmerkung: Es ist wichtig, das Auswahlfenster nach links zu ziehen, um die Auswahl von Flächen ordnungsgemäß aufzuheben.
Wenden Sie eine thermische Last von 75 C auf die Innenfläche des Rohrs an.
1. Klicken Sie im Dialogfeld Thermische Lasten auf Einheiten ändern.
2. Wählen Sie C aus der Dropdown-Liste aus.
3. Ändern Sie den Temperaturwert in 75 C.
  Anmerkung: Die Temperatur hängt natürlich vom Wassererhitzer oder Heizkessel ab. Es ist aber immer ratsam, mit konservativen Annahmen zu arbeiten.
4. Klicken Sie auf OK, um die Temperatur zu übernehmen und das Dialogfeld zu schließen.
Vergewissern Sie sich, dass die richtige Temperatur auf die richtigen Rohrflächen angewendet wurde.
1. Erweitern Sie im Browser Lastfall1 und dann Lasten.
2. Bewegen Sie den Mauszeiger über Angewendete Temperatur1, und klicken Sie dann auf Bearbeiten. Die angewendete Temperatur wird angezeigt, und die 11 Innenflächen werden blau hervorgehoben.
3. Klicken Sie auf Abbrechen, um das Dialogfeld Thermische Lasten zu schließen.
Wenden Sie eine thermische Last auf die Rippen an, um Wärmeverlust an die Umgebung durch Strahlung bei Umgebungstemperatur zu simulieren.
1. Klicken Sie im Browser unter Modellkomponenten auf neben Rippen, um sie sichtbar zu machen.
2. Klicken Sie auf neben Rohr, um es auszublenden.
3. Wenn die Ausrichtung geändert wurde, klicken Sie auf die RECHTE Fläche des ViewCube.
4. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
5. Ändern Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Lasttyp in Strahlung.
6. Klicken Sie mit der linken Maustaste, ziehen Sie ein Fenster um alle Rippen, und stellen Sie sicher, dass 140 Flächen ausgewählt sind.
7. Klicken Sie auf den Nach-unten-Pfeil direkt oberhalb des ViewCube, um die Ausrichtung so zu ändern, dass die Oberseite der Rippen aus dem Ansichtsbereich in Ihre Richtung zeigt.
8. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf der Modellfläche links und über der oberen Bohrung in den Rippen, und ziehen Sie ein Auswahlfenster über alle Bohrungen. Beachten Sie, dass jetzt nur 84 Flächen ausgewählt sind.
  Anmerkung: Es ist wichtig, das Auswahlfenster nach rechts zu ziehen, um die Auswahl nur der Flächen, die vollständig im Auswahlfenster enthalten sind, ordnungsgemäß aufzuheben.
9. Behalten Sie die Vorgabewerte für das Emissionsvermögen 1 und den Umgebungstemperaturwert 293.15 K (20 C) bei, und klicken Sie dann auf OK, um den Befehl anzuwenden und das Dialogfeld zu schließen.
Wenden Sie eine thermische Last auf die Rippen an, um Wärmeverlust an die Umgebung durch natürliche Konvektion bei Umgebungstemperatur zu simulieren.
1. Klicken Sie auf die RECHTE Fläche des ViewCube, sodass Sie wieder alle Rippen sehen können.
2. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
3. Ändern Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Lasttyp in Konvektion.
4. Klicken Sie mit der linken Maustaste, ziehen Sie ein Fenster um alle Rippen, und stellen Sie sicher, dass 140 Flächen ausgewählt sind.
5. Klicken Sie auf den Nach-unten-Pfeil direkt oberhalb des ViewCube, um die Ausrichtung so zu ändern, dass die Oberseite der Rippen aus dem Ansichtsbereich in Ihre Richtung zeigt.
6. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf die Modellfläche links und über der oberen Bohrung in den Rippen, und ziehen Sie ein Auswahlfenster über alle Bohrungen, um dieselben Oberflächen wie im vorigen Schritt auszuwählen.
7. Belassen Sie die Temperatur auf Umgebung, und ändern Sie den Konvektionswert in 5 W /(m^2 K).
  Die Umgebungsreferenz sollte gleich sein. Ansonsten konkurrieren die Lasten miteinander.
8. Klicken Sie auf OK, um den Befehl anzuwenden und das Dialogfeld zu schließen.
  
  Tipp: Überprüfen Sie im Browser, dass alle drei Lasten angezeigt werden. Vergewissern Sie sich, dass die thermischen Lasten für die Rippen korrekt sind, genau so, wie Sie das Rohr überprüft haben.
Definieren Sie die Kontakte zwischen den Körpern, aus denen das Modell besteht.
1. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Kontakte > Automatische Kontakte), um das Dialogfeld Automatische Kontakte zu öffnen.
2. Klicken Sie auf Erzeugen, um den Befehl zu übernehmen und das Dialogfeld zu schließen.
  Die Bauteile sind alle zusammenfallend, sodass die vorgegebene Toleranz zulässig ist.
3. Klicken Sie im Browser auf neben Rohr, um es sichtbar zu machen.
4. Klicken Sie oberhalb des ViewCube auf Startansicht, um das Modell auf seine ursprüngliche Größe und Ausrichtung zurückzusetzen.

Aktivität 2 - Zusammenfassung

Bei dieser Aktivität haben Sie das Modell vereinfacht, um die Analysezeit zu verringern, und thermische Lasten auf das Heizkörperrohr und die Rippen angewendet:

Sie haben Modellkomponenten entfernt, die keinen Einfluss auf die Simulation haben, um die Analysezeit zu verringern
Sie haben eine thermische Last auf die Innenflächen des Rohrs angewendet, um die Wärme von dem durchfließenden, 75°C warmen Wasser darzustellen
Sie haben eine thermische Last auf die Rippen angewendet, um die Wärmestrahlung vom heißen Rohr über die Rippen und in die Umgebung darzustellen
Sie haben eine thermische Last auf die Rippen angewendet, um Wärmeverlust durch Konvektion in die Umgebung darzustellen.
Sie haben automatisch die Kontaktsätze ermittelt und die Vorgabeeinstellungen verwendet.