Embed Size (px)
DESCRIPTION
Overskrift. CFD-simuleringer Marcin B. Andreasen Køle- og Varmepumpeteknik [email protected]. CFD-simuleringer. Introduktion til CFD Modelleringsstep CFD i praksis Luftfordeling over en varmevekslerflade Industriel køling Spiralfryser Impingement-fryser Andre problemstillinger. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
CFD-simuleringer
Introduktion til CFD– Modelleringsstep
CFD i praksis–Luftfordeling over en varmevekslerflade–Industriel køling
• Spiralfryser• Impingement-fryser
–Andre problemstillinger
Introduktion til CFD
Hvad er CFD?
CFD står for ”Computational Fluid Dynamics”. Det er et program/værktøj, der anvendes til at modellere termiske og strømningsrelaterede problemstillinger ved hjælp af computersimuleringer.
Fremgangsmåden – Generering af geometri– Netopbygning – Modelopsætning/grænsebetingelser– Løsning– Postprocessing
Introduktion til CFD
Fremgangsmåden – Generering af geometri
• CAD-brugerflade• Import af filer: STP, IGES
– Netopbygning – Modelopsætning/grænsebetingelser– Løsning– Postprocessing
Introduktion til CFD
Fremgangsmåden – Generering af geometri
• CAD-brugerflade• Import af filer: STP, IGES
– Netopbygning • Opdeling af geometrien i små elementer/volumener
– Modelopsætning/grænsebetingelser• Valg af den rigtig model til beregning• Specificering af medie
– gas, væske• Indløbs-/udløbsbetingelser
– flow, temperatur– Løsning
• Partielle differentialligninger løses numerisk – Postprocessing
Introduktion til CFD
Fremgangsmåden – Generering af geometri
• CAD-brugerflade• Import af filer: STP, IGES
– Netopbygning • Opdeling af geometrien i små elementer/volumener
– Modelopsætning/grænsebetingelser• Valg af den rigtig model til beregning• Specificering af medie
– gas, væske• Indløbs-/udløbsbetingelser
– flow, temperatur– Løsning
• Partielle differentialligninger løses numerisk – Postprocessing
• Trykfald• Strømningsbillede/flowfordelling• Temperaturbillede
Strømningsbillede Temperaturbillede
Introduktion til CFD
Fremgangsmåden
– Generering af geometri• CAD-brugerflade• Import af filer: STP, IGES
– Netopbygning • Opdeling af geometrien i små elementer/volumener
– Modelopsætning/grænsebetingelser• Valg af den rigtig model til beregning• Specificering af medie
– gas, væske• Indløbs-/udløbsbetingelser
– flow, temperatur– Løsning
• Partielle differentialligninger løses numerisk – Postprocessing
• Trykfald• Strømningsbillede/flowfordelling• Temperaturbillede
Andre driftsbetingelser
Justere produktet
CFD i praksis – Eksempel 1
Luftfordeling over en varmevekslerflade– Skæv luftfordeling:
• Kan påvirke ydelsen• Kan øge belastningen på ventilatoren
– Skæv luftfordeling kan opstå pga.:• Ventilatorens placering• Placering af varmeveksler eller andre komponenter
– Krav til kompakthed• Design af indløb-/udløbsmanifold
V
Ensartet
Skæv
Ventilator
V1V2
DP2
DP1
DPVolume flow against wall distance over fan diameter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50
x/D
V_d
ot
CFD i praksis – Eksempel 1
Air conditioning unit – kondensatorside
– En kompakt unit – en række komponenter, som virker som forhindringer for flowet
• kompressor, olieudskiller osv.– CFD-input
• Geometriske dimensioner og placering af komponenter• Ventilatorkarakteristik
– QH-karakteristik• Varmevekslerkarakteristik
– Trykfald som funktion af flow/face-hastighed
CFD i praksis – Eksempel 1
Air conditioning unit – kondensatorside– Opnår informationer om
• Luftflowfordeling• Totalt trykfald/belastning af ventilatorerne
CFD i praksis – Eksempel 1
Air conditioning unit – kondensatorside– Opnår informationer om
• Luftflowfordeling• Totalt trykfald/belastning af ventilatorerne
– Optimering med CFD• Placering af komponenter• Andre typer af varmevekslere
CFD i praksis – Eksempel 2
Industriel køling - spiralfryser
Hovedopgave:– At klarlægge flowmønstret i spiralfryseren med henblik på at undersøge, hvilke parametre der påvirker produktkøling
Temperatur Hastigheder
Små produkter
Store produkter
Total system pressure drop [Pa]
Flow [kg/s]
20mm 304 11,4 30mm 329 11,26 50mm 389 10,96 60mm 447 10,67
CFD i praksis – Eksempel 2
Industriel køling - spiralfryser
Baseret på strømningsforholdene i fryseren kan indfrysningstiden for produkter bestemmes
1800 sec.
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4
2400 sec.
3600 sec.
4800 sec.
7200 sec.
1800 sec.
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4
2400 sec.
3600 sec.
4800 sec.
7200 sec.
Temperature Heat transfer
coef. Method
Model 1 -35 [C] 40 [W/m2K] Convective freezing Model 2 -50 [C] 40 [W/m2K] Convective freezing
Model 3 -20 [C] 2000 [W/m2K] Immersion freezing
(bottom)
CFD i praksis – Eksempel 3
Industriel køling – impingement-fryser
Hovedopgave:
– At undersøge forskellige indblæsnings- og afsugningsstrategier, der benyttes til impingement-frysere.
– Målet i beregningerne har været at klarlægge varmetransmissionsfordelingen og foreslå geometriske justeringer med henblik på at sikre en så homogen fordeling af varmetransmissionen som muligt.
Impingement jets
Flowafledning Varer
Laveste heatflux og dårligste køling
Højeste heatflux og bedste køling
Laveste heatflux og dårligste køling
Højeste heatflux og bedste køling
CFD i praksis
Andre problemstillinger
Ventiler Ventilation Kølereoler Aerodynamik Dyseflow
Tak for jeres opmærksomhed
