873x

003620

16. Januar 2024

Handbuch wählen

Durchlässige Flächen

In RWIND 2 Pro ist es möglich, eine Durchlässigkeit auf eine Fläche anzuwenden. Eine kurze Theorie zur Permeabilität findet sich im Kapitel Permeabilität. In RWIND 2 Pro wird die Permeabilität über eine Randbedingung modelliert, also einen vorgeschriebenen Druckverlust an definierten Flächen. Der Druckverlust (Druckgradient) ergibt sich aus Gl.:

∆ p = - (D μ U + \frac{1}{2} I ρ {|\begin{matrix} U \end{matrix}|}^{2}) \cdot L

Δp[Pa]	Druckverlust
μ [Pa.s]	Dynamische Viskosität des Fluids
U[m/s]	Geschwindigkeit des Fluids
D [1/m² ]	Darcy-Koeffizient
ich [1/m]	Trägheitsbeiwert
ρ [kg/m³ ]	Dichte des Fluids
L[m]	Durchlässige Medienlänge in Strömungsrichtung

Druckverlust

wobei die Koeffizienten D und I definiert sind als:

I = \frac{C_{F}}{\sqrt{α}}

C_f[-]	Forchheimer-Parameter
α [m² ]	Durchlässigkeit

Trägheitskoeffizient

D = \frac{1}{α}

α [m² ]

Durchlässigkeit

Darcy-Koeffizient

In den in Kapitel Durchlässigkeit behandelten Modellen durchlässiger Medien wird ein Quellterm auf der rechten Seite der N-S-Gleichungen im Schwerpunkt der Zellen hinzugefügt, in denen die Durchlässigkeit gelöst werden soll. Da RWIND 2 Pro nur durchlässige Flächen (also relativ dünne Elemente) löst, wird die Durchlässigkeit bisher über eine zyklische Randbedingung (porousBafflePressure) modelliert, die den Druckgradienten an den selektierten Elementen (patch) vorgibt. Weitere Informationen finden Sie im OpenFOAM-Handbuch. Dies ist ein rechentechnisch einfaches Modell, mit dem in kurzer Rechenzeit interessante Ergebnisse erzielt werden können. Es hat jedoch seine Grenzen, z. B. führt die Verwendung des Modells für hohen Druckverlust möglicherweise nicht zu einer Konvergenz und zu Ergebnissen.

Genauere Informationen zum Permeabilitätsmodell (porousBafflePressure) finden sich im OpenFOAM-4.1 Handbuch.

Durchlässigkeit & Zonen

In RWIND 2 Pro wird die Durchlässigkeit den ausgewählten Zonen als Materialeigenschaft zugewiesen, siehe Bild unten.

01 Zonen & Permeabilität

Klicken Sie im Dialog "Zone bearbeiten" im Abschnitt "Material" auf "Neues Material erstellen..." bzw. "Material bearbeiten...". Es erscheint ein Dialog mit den Permeabilitätsparametern.

02 Material bearbeiten, Durchlässigkeit

Dabei sind die Durchlässigkeitsbeiwerte D, I und die durchströmbare Flächenlänge (Dicke) L festzulegen. Eine Einführung zur Ableitung und Ermittlung dieser Beiwerte wurde im Kapitel Permeabilität beschrieben. Weitere Ideen und Ansätze zur Ableitung der Beiwerte findet man auch hier. Eine Möglichkeit, den Beiwert zu erhalten und die Permeabilität zu modellieren, wird im Knowledge Base-Artikel auf der Dlubal-Website beschrieben. Nachdem alle Beiwerte eingestellt und den Flächen Zonen zugewiesen wurden, kann das Modell mit diffusionsoffenen Flächen berechnet werden.

Tipp

Bei der Festlegung der Koeffizienten D und I ist deren physikalische Interpretation zu berücksichtigen. Der Koeffizient D beeinflusst die Bedeutung der Reibungskräfte (Viskose), während der Koeffizient I die Bedeutung der Trägheitskräfte der Geschwindigkeit beeinflusst, wenn die Strömung durch die durchlässige Oberfläche fließt.

Wichtig

Die Berechnung mit der Flächendurchlässigkeit kann nur an vereinfachten Modellen durchgeführt werden. Das Schrumpfgewebe sorgt für ein geometrisch korrektes Netz ohne offene Volumina. Wird die Modellvereinfachung deaktiviert, kann das erzeugte Volumennetz eine schlechte Qualität aufweisen und die Ergebnisse können fehlerhaft sein. Hier ist zu betonen, dass sich das vereinfachte Modell mit und ohne durchlässigen Flächen deutlich unterscheidet, siehe , das Modell mit durchlässigen Flächen bildet in diesem Fall ein offenes Volumenmodell, was dann zu einem größeren Volumennetz dann das gleiche Modell ohne sie.

03 Modellnetz mit/ohne durchlässige Fläche

Wichtig

Das aktuelle Permeabilitätsmodell (OpenFOAM, porösBafflePressure) ist für relativ einfache durchlässige Flächen (z. B. Drahtgewebe, Jalousien, Barrieren usw.) verwenden wir diffusionsoffene Flächen für das gesamte Gebäude (z. B. das Modell "Eiffelturm" aus dem Projektmanager), dann wird die Berechnung mit hoher Wahrscheinlichkeit instabil, die Ergebnisse werden fehlerhaft oder die Berechnung wird gar nicht funktionieren.

04 Geschwindigkeitsfeld, durchlässige Flächen

Übergeordneter Abschnitt

Importierte Modelle