Ervaringen met Dolfyndolfyn.net/dolfyn/files/workshop2/simex.pdf · Ervaringen met Dolfyn 14 Dec....

14 Dec. 2004Ervaringen met DolfynJohan Jacobs

Slide 1

Ervaringen met Dolfyn

Johan Jacobs

Simex-Technology

Djept 77, 5509 LD Veldhoven

Tel. 040-2953723

E-mail: [email protected]

Dolfyn workshop 14 dec. 2004


Slide 2

Inhoud

1. Achtergrond Simex-Technology

2. Dolfyn berekening met Ansys als pre-processor

3. Postprocessing Dolfyn data met VisIt

4. Praktijkvoorbeeld: warmte-overdracht en drukval berekening 100 mm water gap

5. Conclusies m.b.t. gebruik van Dolfyn


Slide 3

Achtergrond Simex-Technology

Simex geeft ondersteuning aan bedrijven bij het ontwikkelen van producten en processen.

Werkgebieden Simex:

• Thermische analyses

• Gas en vloeistofstroming

• Thermo-mechanica

• Luchtlager ontwerp

Opdrachtgevers:


Slide 4

Thermische analyse SON lamp (Philips Lighting)


Slide 5

Luchtlager analyse (Kugler)


Slide 6

Temperatuurberekening electromotor (ASML)


Slide 7

Thermische analyse 5.5 kW plasma resonator (Draka)


Slide 8

Flowschema Dolfyn berekening met Ansys preprocessorGenereren van geometrie in Ansys

Genereren van geometrie in CAD packet

Mesh generatie in Ansys

Interface: ans2dol Exporteren van 3 files: 1. Vertices casename.vrt 2. Elements .casename.cel 3. Boundaries casename.bnd

Dolfyn preprocessor

Dolfyn berekening

Postprocessing VisIt of Paraview


Slide 9

Genereren geometrie en meshverdeling in Ansys

Input parameters:Ri = 22.5e-3 ! Inner radius [m]

Ro = 42.5e-3 ! Outer radius [m]

Bcool = 6e-3 ! Width [m]

angle = 300 ! Angle of model [degrees]

Generate 2D area and mesh:! Element definition

et,1,mesh200,10 ! 8 node 3-D brick element

et,2,surf152 ! surface element

et,3,mesh200,6 ! 4 node quadrilateral 2-D

type,3

rectng,Ri,Ro,-Bcool/2,Bcool/2

amesh,all

Rotate area and mesh:k,100,0,0,0 ! hulp keypoints rotatie-as

k,101,0,1e-3,0

type,1

vrotat,1,,,,,,100,101,angle,


Slide 10

Definieren van area’s met randvoorwaarden

Define boundaries:csys,5 ! cylindrical coordinate system

allsel

type,2

mat,1

nsel,s,loc,y,0

esurf

esel,r,type,,2

cm,el_boun1,elem

allsel

mat,2

nsel,s,loc,y,angle

esurf

esel,r,type,,2

cmsel,u,el_boun1

cm,el_boun2,elem


Slide 11

Conversie van Ansys files naar Dolfyn input files

<case>.anode <case>.aelem <case>.aboun

Conversie programma

Ansys2Dolfyn

<case>.vrt <case>.cel <case>.bnd


Slide 12

Dolfyn invoer file title Water cooling channel

# Algemene invoer

steps 300 1e-5 # aantal tijdstappen en eindresidu

thermal,on # thermisch model aan (on) of uit(off)

# stuurparameters

monitor,200

relax,0.6,0.3,0.6

rtol,0.01,0.01,0.01

double,p # dubbele precisie voor druk

# stofeigenschappen

density,1000 # dichtheid

pref,1499 # cell nr met druk 0

gravity,0,0,0 # zwaartekrachtsvector, gx,gy,gz

#beta,0.001 # expansiecoefficient

vislam=1e-3 # laminaire viscositeit

prandtl,7 # Pr=eta*Cp/lambda

cp,4200 # specifieke warmtecapaciteit

conductivity,0.6 # warmtegeleidingscoefficient

# *** randvoorwaarden ***

boundary,1 # inlaat

inlet

0 0 -0.0231 # u,v,w flow=10 l/hr --> w=0.0231 m/s

1000 # dichtheid

293.0 # temperatuur

inle # keps of inle

0.1 0.01

#

boundary,2 # uitlaat

outlet

1.0

#

boundary,0 #

wall

noslip

0.0 0.0 0.0

fixed

373.0


Slide 13

Run Dolfyn This is dolfyn version 0.100

Copyright(C) 2002-2004 Cyclone Fluid Dynamics BV

NL-5583 XM, Waalre, The Netherlands

Enter case:

cool00

Using case: cool00

cool00.geo binary

Opening geometry file

Maximum region number found: 2

End reading geometry

Boundary 1 inlet conditions

Boundary 2 outlet conditions

Boundary 0 wall conditions

End of input deck

--------------------------------------------------

Case : cool00

Title : Water cooling channel

Date and time : 07/12/2004 (19:12)

Number of cells : 12000

Number of vertices : 14256

Number of boundaries : 4300

Number of faces : 38150

Number of regions : 2

--------------------------------------------------

Number of iterations : 300

Steady state run

Target residual tol. : 1.000E-06

Monitor cell : 200

Pressure ref. cell : 1499

Reference pressure : 0.000E+00 Pa

Temperature ref. cell: 1499

Reference Temperature: 2.730E+02 K

Reference density : 1.000E+03 kg/m3

Molecular viscosity : 1.000E-03 Pa s

Prandtl number : 7.000E+00 -

Specific heat coef. : 4.200E+03 J/kgK

Conductivity : 6.000E-01 W/mK

Gravity vector : 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

---------------------------------------------

V SCV gamma urf rtol guess

U: TTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

V: TTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

W: TTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

P: TTF 0.000E+00 3.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

k: FTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

e: FTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 0.000E+00

T: FTF 0.000E+00 6.000E-01 1.000E-02 2.930E+02


Slide 14

Convergentie Go!

1: 6.16E-02 2.79E-04 1.97E-02 8.30E-03 0.00E+00 0.00E+00 4.28E-07 -1.74E-02 3.50E-05 -6.62E-03 -9.67E-02 0.00E+00 0.00E+00 2.78E+01

2: 4.08E-02 9.24E-04 1.59E-02 4.72E-03 0.00E+00 0.00E+00 4.16E-07 -1.44E-02 2.52E-05 -5.00E-03 -1.09E-01 0.00E+00 0.00E+00 3.58E+01

3: 3.32E-02 1.14E-03 1.15E-02 4.17E-03 0.00E+00 0.00E+00 1.78E-07 -1.23E-02 1.43E-05 -3.69E-03 -1.15E-01 0.00E+00 0.00E+00 4.36E+01

Residuals

1.00E-07

1.00E-06

1.00E-05

1.00E-04

1.00E-03

1.00E-02

1.00E-01

1.00E+00

0 20 40 60 80 100 120

Iteration

Re

sid

ua

ls [

-]

u

v

w

p


Slide 15

Dolfyn debug file **********************************************

*** Iteration/Time step: 300 0.30000

**********************************************

UVW: -6.308798 < Peclet < 97.26184

Total shear force: -1.1735049E-06 9.1926466E-14 4.2837240E-05

***********************

300: 5.61E-06 1.79E-07 4.95E-06 3.13E-06 0.00E+00 0.00E+00 1.39E-09 -9.30E-03 4.06E-06 1.36E-03 -1.79E-01 0.00E+00 0.00E+00 7.44E+01

U: -3.5574462E-02< U < 3.6327865E-02 -2.1757986E-03

V: -2.5236472E-03< V < 2.5236467E-03 1.8068628E-11

W: -3.0571831E-02< W < 3.5923053E-02 3.8145361E-03

P: -2.121218 < P < 0.5847228 -0.8431554

D: 1000.000 < D < 1000.000 1000.000

T: 293.0020 < T < 367.6899 321.8743

Mass flow rate in: -2.7719999E-03

Mass flow rate out: 2.7739326E-03

Heat transferred IN : 479.5061 W

Heat transferred OUT : 0.0000000E+00 W

Total heat transferred: 479.5061 W


Slide 16

VisIt & Paraview als postprocessor

Website: http://www.llnl.gov/visit/

• Team van 6 developers LLNL, goede response op vragen

• Maandelijks update

• Fonts van legends klein, niet instelbaar

• Veel bewerkingen op data mogelijk

• Optie voor lijn plots en ascii data output

• Annotation in plaatjes mogelijk

• Problemen ondervonden bij installatie onder Linux, onder Windows geen problemen

Website: http://www.paraview.org

• Korte inwerktijd

• View functies beperkt, geen last view optie, standard views alleen via doorlopen van menu’s

• Vector view alleen mogelijk na transformeren van cell data naar nodel data

• Geen lijn plots, geen ascii output

• Annotation beperkt mogelijk

• Installatie onder Linux en Windows zonder problemen

http://www.llnl.gov/visit/

http://www.paraview.org


Slide 17

Postprocessing met VisIt, meshplot


Slide 18

Temperature distribution


Slide 19

Velocity distribution


Slide 20

Vector plot


Slide 21

Pressure distribution


Slide 22

Query en expressions


Slide 23

Opmerkingen & bugs Dolfyn

Nr Beschrijving Work aroundOpgelostin versie

1 Wedges worden soms niet goed ge-exporteerd naar .VTK fileaanpassen code, elke celvorm moet apart worden benoemd in VTK dec. 2004

2Mededeling: Preset Limit Pressure

Relaxatie factor pressure verhogenNieuwe solver Utrecht

3Mededeling:Solver break down, exit pressure loopAmount of work done: 7 53008.00

Set double precision for pressure

4Mededeling: + unknown/unexpected keyword: conductivity

Invoer conductivity via Prandt en Cpdec. 2004

5 .dbg file geeft foutieve uitvoer specific heat, staat altijd op 1006 Code aanpassen dec. 2004

6

Absoft Windows Fortran compiler geeft foutmelding bij compileren van dolfyn:cf90-148 f90fe: ERROR READCONTROLFILE, File = .\readcontrolfile.f90, Line = 223, Column = 21Transfer of control into the CASE block starting at line 103 is not allowed.

Windows Compac (HP) compiler heeft dit probleem niet

7Bij thermische berekening in .vtk file de regel LOOKUP_TABLE defaultworden toegevoegd na Scalars

Aanpassen vtk.f90 filedec. 2004

8Residu voor temperatuur staat soms op 1e-7 terwijl temperatuur nog niet geconvergeerd is

Aanpassen afbreekcriterium in .din file onder steps

9 Postprocessing randen in .vtk gaat niet goed, randtemperaturen staan op nulaanpassen code, elke celvorm moet apart worden benoemd in VTK dec. 2004


Slide 24

Wensenlijst Dolfyn

Nr Wens1 Rekenen met tetraeders

2Conjugate heat transfer, fluid/solid combinaties met meerdere solids met verschillende warmtegeleidings-coefficienten

3Straling randvoorwaarden op de boundaries. Bij de meeste vrije convectie problemen is van de warmteoverdracht 50 % straling en 50 % vrije convectie !

4 P=0 randvoorwaarde (vrije in en uitstroom) op meerdere boundaries5 Uitvoer van massa en heat flux transport per boundary

6Elke dolfyn versie voorzien van nieuw nummer en aangeven voor elke versie wat de veranderingen zijn t.o.v. vorige versie

7 .vtk file voorzien van boundary scalar per boundary zodat deze daarna apart kunnen worden geselecteerd8 Opzetten van Dolfyn gebruikersgroep voor het uitwisselen van ervaringen.


Slide 25

Warmte-overdracht water in 100 um gapASML immersion project

InputRi 2.90E-02 mRo 3.25E-02 mh 1.00E-04 mflow 8.00E-01 l/minrho 1.00E+03 kg/m3eta 1.00E-03 Pa.slambda 6.00E-01 W/mK

Ri Ro

h

T=23 CInlet

T=22 C


Slide 26

Calculated pressure drop 3440 Pa @ 0.8 l/min flow


Slide 27

Calculated velocity distribution


Slide 28

Temperature distribution in gap


Slide 29

Temperature in center of gap as a function of length


Slide 30

Calculated heat transfer coefficient

Input Calculated heat transfer anlyticalRi 2.90E-02 m Incropera&DeWitt Fourth Edition, page 450Ro 3.25E-02 m For fully developed laminar flow:h 1.00E-04 m Nu 7.54 -flow 8.00E-01 l/min h 2.26E+04 W/m2Krho 1.00E+03 kg/m3eta 1.00E-03 Pa.s Calculated heat trasfer with dolfyn for DeltaT=1 Klambda 6.00E-01 W/mK Q 2.69E+01 W

DeltaT 1 Kv-gem 7.32E-01 m/s h 1.99E+04 W/m2Kv-max 1.10E+00 m/sRe 1.46E+02 - laminar flow


Slide 31

Enkele conclusies m.b.t. gebruik Dolfyn

• Dolfyn levert betrouwbare resultaten

• Convergentie over het algemeen goed

• Draait zowel onder Linux als Windows

• VisIt geschikt als post-processor

• Dolfyn is geen “plug and play” pakket

• Gewenste uitbreidingen:

• Het kunnen toepassen van tetraeders

• Conjugate heat transfer

• Straling

• P=0 randvoorwaarde, meerdere uit en inlaten.

Date post:	02-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	dinhliem
View:	215 times
Download:	1 times

Ervaringen met Dolfyndolfyn.net/dolfyn/files/workshop2/simex.pdf · Ervaringen met Dolfyn 14 Dec....

Documents