WYMIANA CIEPŁA - RÓWNANIE Równanie przewodnictwa ma
advertisement
PODZIAŁ MODELU NA GRUPY MATERIAŁOWE ORAZ OZNACZENIE KRAWĘDZI MODELU ZALEŻNOŚĆ PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ MIEDZI OD TEMPERATURY Wartość temperatury deg 0 100 200 300 400 600 Wartość przewodności cieplnej miedzi W/m*deg 386 379 374 369 363 353 ROZMIESZCZENIE WARUNKÓW BRZEGOWYCH I FUNKCJI WYMUSZEŃ STAŁE MATERIAŁOWE KRAWĘDŹ A i F – brak wymiany ciepła (idealny izolator termiczny, q=0) Wartości stałych materiałowych w temperaturze 20 C Jedn. stal miedź Przewodność W/m*deg 73 386 cieplna Ciepło J/kg 452 383.1 właściwe Gęstość kg/m^3 7897 8954 Numer grupy N2 N1 materiałowej KRAWĘDŹ B – wartość dąb 0,147 2800 640 N3 WYMIARY MODELU UŻYWANEGO DO OBLICZEŃ NUMERYCZNYCH temperatury w węzłach T=300 C; KRAWĘDŹ G – wartość temperatury w węzłach T=100 C; KRAWĘDŹ C – wartość strumienia cieplnego q=15,5 W/m^2; KRAWĘDŹ E – wartość strumienia cieplnego q=23 W/m^2; KRAWĘDŹ D – radiacyjna wymiana ciepła z otoczeniem: wsp. emisyjności e=0,47, temp. otoczenia Ta=15,5 C; KRAWĘDŹ H – konwekcyjna wymiana ciepła z otoczeniem: wsp. przejmowania ciepła h=16,6 W/m^2deg, temp. otoczenia Ta=3,2 C; Styk krawędzi A i H – źródło ciepła objętościowe o wydajności Q=12450W/m^3 WYMIANA CIEPŁA - RÓWNANIE Równanie przewodnictwa ma następującą postać: div[λ (T ) ⋅ gradT ] + q ( M , T , t ) = c (T ) ⋅ δ ⋅ ∂T ∂t gdzie: T(x,y,z,t) - temperatura, λ(T), c(T) - oznaczają odpowiednio przewodność cieplną i ciepło właściwe poszczególnych materiałów badanego obiektu (będące funkcją temperatury), δ - gęstość materiału, q - wydajność źródła ciepła. 1 WARUNKI BRZEGOWE 1. Warunek brzegowy pierwszego rodzaju: wartość temperatury Ta (na brzegach obszaru) oraz Tg – wartość temperatury grzałki. 2. Warunek brzegowy drugiego rodzaju – wartość strumienia ciepła na brzegach obszaru (np.: q=0 zerowanie się strumienia cieplnego w osi symetrii modelu, wartość strumienia ciepła wnikającego q=q0 lub wypływającego q=-q0 z obszaru ). WARUNKI BRZEGOWE 4. Warunek brzegowy radiacyjny qr = εrσ(T4-Ta4), WARUNKI BRZEGOWE 3. Warunek brzegowy konwekcyjny (Newtona) qc = ±hc(T-Ta), gdzie: qc – strumień ciepła przekazywany przez konwekcję, T – temperatura powierzchni obiektu, hc- współczynnik przejmowania ciepła. WARUNKI BRZEGOWE 5. Radiacyjna wymiana ciepła poprzez wielokrotne odbicia: n j =1 gdzie: qr - strumień ciepła przekazywany przez radiację, εr- emisyjność powierzchni, σ – stała Stefana-Boltzmanna. WARUNKI BRZEGOWE δ ij ∑( ε − 1− ε j εj N Fij ) qrj = ∑ (δ ij − Fij )σT j4 j =1 , gdzie: Fij – współczynniki odbicia, N – liczba powierzchni radiacyjnych, δij – delta Kroneckera, qrj – strumień ciepła oddawany przez j-tą powierzchnię, εj – emisyjność j-tej powierzchni, Tj – wartość temperatury j-tej powierzchni. PRZYKŁAD MODELU NUMERYCZNEGO 6. Warunek ciągłości strumienia i temperatury na granicach warstw: dT dT λi (T ) ⋅ = λi +1 i + 1 , dn S dn S Ti=Ti+1, i = 1,2,....M, gdzie: M - liczba warstw materiałowych wartościach o różnych przewodności cieplnej. 2 WSPÓŁRZĘDNE „GRIDÓW” OPISUJĄCE PUNKTY WĘZŁOWE MODELU PRZEBIEG FUNKCJI ZMIENNOŚCI WSPÓŁCZYNNKA KONWEKCYJNEJ WYMIANY CIEPŁA h WYBÓR RODZAJU ANALIZY (HEAT – ZAGADNIENIE PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO) SPOSOBY TWORZENIA OKRĘGÓW (CIRCLE) TWORZENIE PUNKTÓW (GRID) SPOSOBY TWORZENIA CZWOROKĄTÓW (RECTANGLE) 3 SPOSOBY TWORZENIA LINII (LINE) SPOSOBY TWORZENIA „ŁAT” (PATCH) SPOSOBY TWORZENIA HYPERPATCH TWORZENIE PUNKTÓW (GRID) PRZY POMOCY OPCJI WORKPLANE UTWORZENIE „GRIDÓW” W PUNKTACH NAROŻNYCH MODELU OPCJA TWORZENIE LINII Z DWÓCH „GRIDÓW” 4 TWORZENIE LINII Z DWÓCH „GRIDÓW” OPCJA TWORZENIA „PATCHA” Z DWÓCH LINII TWORZENIE „PATCHA” Z DWÓCH LINII UTWORZONE LINIE NIEZBĘDNE DO KONSTRUKCJI „PATCHÓW” TWORZENIE „PATCHA” Z DWÓCH LINII SIATKA „PATCHÓW” POKRYWAJĄCA CAŁY MODEL 5 OPCJA „POKAŻ KIERUNKI „PATCHA”” NIEZBĘDNA PRZY PODZIALE NA ELEMENTY METODĄ FEG POKAZANE KIERUNKI „PATCHA” NR2 WYBÓR RODZAJU ELEMENTU WEJŚCIE DO BIBLIOTEKI ELEMETÓW OPCJA „POKAŻ KIERUNKI „PATCHA”” NIEZBĘDNA PRZY PODZIALE NA ELEMENTY METODĄ FEG OPCJA PODZIAŁU „PATCHA” NA ELEMENTY METODĄ FEG WYBÓR RODZAJU ELEMENTU (MODEL PŁASKI – 2D, RODZAJ NKTP – 2, MATERIAŁ NR1) 6 OPCJA PODZIAŁU „PATCHA” NA ELEMENTY METODĄ FEG W KIERUNKACH D1/D2 - LICZBA ELEMENTÓW 6/4, PODZIAŁ „PATCHA”NR1 NA ELEMENTY METODĄ PODZIELONY „PATCH” NR2 NA ELEMENTY METODĄ FEG W KIERUNKACH D1/D2 - LICZBA ELEMENTÓW 6/4, (SPOSÓB ZAZNACZENIA DZIELONEGO PATCHA – KURSOR PICK) FEG PODZIAŁ „PATCHA”NR1 NA ELEMENTY METODĄ W KIERUNKACH D1/D2 - LICZBA ELEMENTÓW 4/4 (MATERIAŁ NR2) PODZIELONY „PATCH” NR1 NA ELEMENTY METODĄ W KIERUNKACH D1/D2 - LICZBA ELEMENTÓW 4/4, FEG W KIERUNKACH D1/D2 - LICZBA ELEMENTÓW 4/4 (MATERIAŁ NR2 – DOLNY PRAWY RÓG) FEG OPCJA „POKAŻ KRAWĘDZIE „PATCHA”” NIEZBĘDNA PRZY PODZIALE NA ELEMENTY METODĄ FAM 7 OPCJA „POKAŻ KRAWĘDZIE „PATCHA”” NIEZBĘDNA PRZY PODZIALE NA ELEMENTY METODĄ FAM OPCJA PODZIAŁU „PATCHA” NA ELEMENTY METODĄ PODZIAŁU „PATCHA” NA ELEMENTY METODĄ FAM FAM (KRAWĘDZIE E1/E2/E3/E4 – LICZBA ELEMENTÓW NA ODPOWIEDNICH KRAWĘDZIACH 6/4/5/7 POKAZANE KRAWĘDZIE „PATCHA” NR3 (1-PRAWY BOK, 2 – DÓŁ, 3 – LEWY BOK, 4- GÓRA) WYBÓR RODZAJU ELEMENTU (MODEL PŁASKI – 2D, RODZAJ NKTP – 2, MATERIAŁ NR3) PODZIELONY „PATCH” NR3 NA ELEMENTY METODĄ FAM NA KRAWĘDZIACH E1/E2/E3/E4 - LICZBA ELEMENTÓW 6/4/5/7, 8 OPCJA WYŁĄCZANIE ETYKIET (NUMERACJI) ELEMENTÓW OPCJA POKAZYWANIA LINII BRZEGOWYCH MODELU EFEKT OPCJI „POKAŻ LINE BRZEGOWE MODELU” OPCJA POKAZYWANIA LINII BRZEGOWYCH MODELU OPCJA „ZSZYWANIA WĘZŁÓW” (MERGE NODES) (LINIE WEWNĄTRZ MODELU WSKAZUJĄ NA BŁĄD, KTÓRY TRZEBA WYELIMINOWAĆ OPCJĄ „ZSZYWANIA WĘZŁÓW” - MERGE NODES) OPCJA „ZSZYWANIA WĘZŁÓW” (MERGE NODES). PROMIEŃ „ZSZYWANIA” – 0.001, METODA – WSZYSTKIE (ALL) 9 OPCJA „ZSZYWANIA WĘZŁÓW” (MERGE NODES). PROMIEŃ „ZSZYWANIA” – 0.001, METODA – WSZYSTKIE (ALL) EFEKT OPCJI „WYŁĄCZ LINIE BRZEGOWE MODELU” EFEKT DZIAŁANIA OPCJI „WŁĄCZ ZAMALOWYWANIE GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU” LINIE BRZEGOWE MODELU PO „ZSZYWANIU WĘZŁÓW” (CZARNE PUNKTY OZNACZAJĄ MIEJSCA ZSZYCIA) OPCJA „WŁĄCZ ZAMALOWYWANIE GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU” OPCJA WPROWADZANIA STAŁYCH MATERIAŁOWYCH POSZCZEGÓLNYCH GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU 10 POSZCZEGÓLNYCH GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU MAT. NR1 PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA (KXX,KYY,KZZ) CIEPŁO WŁAŚCIWE (SPECFIC HEAT) I GĘSTOŚĆ MATERIAŁU (MASS DENSITY) SĄ NIEZBĘDNE W NIEUSTALONYCH STANACH TERMICZNYCH OPCJA WPROWADZANIA ZMIENNOŚCI W FUNKCJI TEMPERATURY WARTOŚCI PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ OPCJA WPROWADZANIA ZMIENNOŚCI W FUNKCJI TEMPERATURY WARTOŚCI PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ OPCJA ZAZNACZANIA ZMIENNOŚCI W FUNKCJI TEMPERATURY WARTOŚCI PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ OPCJA WPROWADZANIA ZMIENNOŚCI W FUNKCJI TEMPERATURY WARTOŚCI PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ OPCJA WPROWADZANIA STAŁYCH MATERIAŁOWYCH POSZCZEGÓLNYCH GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU MAT. NR2 (GÓRNY PRAWY RÓG) 11 OPCJA WPROWADZANIA STAŁYCH MATERIAŁOWYCH POSZCZEGÓLNYCH GRUP MATERIAŁOWYCH W MODELU OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO I-GO RODZAJU (WARTOŚĆ TEMPERATUR W WĘZŁACH) MAT. NR3 (GÓRNY PRAWY RÓG) OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO I-GO RODZAJU (WARTOŚĆ TEMPERATUR W WĘZŁACH T=100) OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO (B.C.) I-GO RODZAJU (ZAZNACZANIE WĘZŁÓW BOX CORNEREM) OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO (B.C.) I-GO RODZAJU (SPOSÓB ZAZNACZANIA WĘZŁÓW – BOX CORNER, FUNKCJA ZMIENNOŚCI (B.C.) W CZASIE MA NUMER 1 ) WPROWADZONE WARUNKI BRZEGOWE (B.C.) I-GO RODZAJU (ŻÓŁTE KWADRATY – UMIEJSCOWIENIE B.C.) 12 OPCJA WPROWDZANIA ZMIENNOŚCI W CZASIE WARTOŚCI WARUNKU BRZEGOWEGO (TEMPERATURY W WĘZŁACH) WPROWDZANIE ZMIENNOŚCI W CZASIE WARTOŚCI WARUNKU BRZEGOWEGO (LICZBA PRZEDZIAŁÓW - 7) WPROWADZONE WARUNKI BRZEGOWE (B.C.) I-GO RODZAJU (ŻÓŁTE KWADRATY – UMIEJSCOWIENIE B.C.) WPROWDZANIE ZMIENNOŚCI W CZASIE WARTOŚCI WARUNKU BRZEGOWEGO (NUMER FUNKCJI - 2) WPROWADZANIE WARUNKÓW BRZEGOWYCH (B.C.) I-GO RODZAJU OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO I-GO RODZAJU (WYDAJNOŚĆ ŻRÓDŁA CIEPŁA W ELEMENTACH) 13 WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO I-GO RODZAJU (WYDAJNOŚĆ ŻRÓDŁA CIEPŁA W ELEMENCIE 12450 W/m^3) OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (KONWEKCYJNA WYMIANA CIEPŁA Z OTOCZENIEM) WPROWADZONY WARUNEK BRZEGOWEGO I-GO RODZAJU (NIEBIESKA LITERA H POKAZUJE ELEMENT ZE ŹRÓDŁEM CIEPŁA) OPCJA „POKAŻ POWIERZCHIE (FACE) ELEMENTU” NIEZBĘDNA PRZY WPROWADZANIU WARUNKU BRZEGOWEGO II i III-GO RODZAJU EFEKT WYSZUKIWANIA POWIERZCHNI (FACE) ELEMENTU WYSZUKIWANIE POWIERZCHNI (FACE) ELEMENTU (NIEZBĘDNE PRZY WPROWADZANIU WARUNKU BRZEGOWEGO II i III-GO RODZAJU) (NIEBIESKIE STRZAŁKI WSKAZUJĄ UMIEJSCOWIENIE NR POWIERZCHNI – DOLNA KRAWĘDŹ – NR1, PRAWY BOK – NR2, GÓRA – NR3, LEWY BOK – NR4) 14 WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (KONWEKCYJNA WYMIANA CIEPŁA Z OTOCZENIEM h=16.6 W/(m^2*deg), TEMP. OTOCZENIA T=3.2, FACE NR1 ) EFEKT WPROWADZENIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (MIEJSCA WPROWADZENIA OZNACZONE NIEBIESKIMI STRZAŁKAMI) WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (RADIACYJNA WYMIANA CIEPŁA Z OTOCZENIEM, WSP. EMISYJNOŚCI – 0.47, TEMP. OTOCZENIA – 15.5, FACE NR 3) WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (MIEJSCE WPROWADZENIA OZNACZONE BOX KORNEREM) OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (RADIACYJNA WYMIANA CIEPŁA Z OTOCZENIEM) EFEKT WPROWADZENIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (MIEJSCA WPROWADZENIA OZNACZONE CZERWONYMI STRZAŁKAMI) 15 OPCJA WPROWADZANIA WARUNKU BRZEGOWEGO II-GO RODZAJU (STRUMIEŃ CIEPLNY ) WPROWADZENIE WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (MIEJSCA WPROWADZENIA OZNACZONE LINIĄ ) WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO II-GO RODZAJU (WARTOŚĆ STRUMIENIA CIEPLNEGO 23 W/m^2, FACE NR4 ) EFEKT WPROWADZENIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (MIEJSCA WPROWADZENIA OZNACZONE GRANATOWYMI STRZAŁKAMI) WPROWADZANIE WARUNKU BRZEGOWEGO II-GO RODZAJU EFEKT WPROWADZENIA WARUNKU BRZEGOWEGO III-GO RODZAJU (WARTOŚĆ STRUMIENIA CIEPLNEGO 15.5 W/m^2, FACE NR3 ) (MIEJSCA WPROWADZENIA OZNACZONE GRANATOWYMI STRZAŁKAMI) 16 OPCJA WPROWADZANIA PARAMETRÓW KOTROLUJĄCOSTERUJĄCYCH PROCESEM SYMULACJI (FLUID CONTROL) OPCJA WPROWADZANIA PARAMETRÓW KOTROLUJĄCOSTERUJĄCYCH PROCESEM SYMULACJI EXECUTIVE KARTA WPROWADZANIA PARAMETRÓW KOTROLUJĄCOSTERUJĄCYCH PROCESEM SYMULACJI (FLUID CONTROL) OPCJA ZAPISYWANIA ZBIORÓW (NAZWA ZBIORU- S-MOD, SAVE FILE 26, 27, STEADY STATE) OPCJA ZAPISYWANIA ZBIORU Z ROZSZERZENIEM *.NIS OPCJA ZAPISYWANIA ZBIORU Z ROZSZERZENIEM *.DBS (UŻYWANEGO DO OBLICZEŃ W MODULE PROCESSINGU (np. HEAT)) 17 PROCESSING PASEK Z MODUŁAMI OBLICZENIOWYMI (ZAZNACZONY MODUŁ HEAT) PROCESSING KOLEJNE ETAPY URUCHAMIANIA PROCEDURY OBLICZENIOWEJ W MODULE HEAT PROCESSING ZAKOŃCZONA POMYŚLNIE PROCEDURA OBLICZENIOWA W MODULE HEAT PROCESSING KOLEJNE ETAPY URUCHAMIANIA PROCEDURY OBLICZENIOWEJ W MODULE HEAT PROCESSING KOLEJNE ETAPY URUCHAMIANIA PROCEDURY OBLICZENIOWEJ W MODULE HEAT POSTPROCESSING – WCZYTYWANIE ZBIORU Z ROZSZERZENIEM *.DAT 18 POSTPROCESSING – WCZYTYWANIE ZBIORU S-MOD26.DAT.DAT POSTPROCESSING – OPCJA WIZUALIZACJI UZYSKANYCH WYNIKÓW POSTPROCESSING – WIDOK MODELU PO WCZYTANIU ZBIORU S-MOD26.DAT POSTPROCESSING – OPCJA WIZUALIZACJI UZYSKANYCH WYNIKÓW – WYBÓR ROZKŁADU POLA TEMPERATURY POSTPROCESSING – WIZUALIZACJA UZYSKANYCH WYNIKÓW – ROZKŁAD POLA TEMPERATURY 19
