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Heat transfer modelisation

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Old   April 1, 2013, 09:37
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  #1
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fredom is on a distinguished road
Hello everybody

Firstly, I would like to sorry my English cause I'm French.

Then I will explain my project and finally some questions about the modelisation.

Target: I would like to modelize the heat dissipation of a hot surface (473.15 K) in the air.

Geometry: I create a cube with only fluid cell zone

Boundary conditions:
- Back: wall , T=473.15K, diffuse fraction=1, emissivity=0,8 , thickness=8mm , material=steel
- Front: wall, T=293.15K thickness=0mm (should be the air)
- Side left: Velocity inlet with 2m/s , T=293.15K
- Side right: Pressure outlet with Gauge pressure=0, T=293.15K
- Top: wall, T=293.15K , thickness=0 (should be the air)
- Bottom: wall, T=293.15K , thickness=0 (air)

Questions:
1) As the sheet metal is too thin (12m in length, 8m in height, 8mm in width) I didn't modelize it because the mesh quality was not good. Should I modelize it in order to have wall shadow between solid and fluid ?

2) As I used the DO model of radiation, how can I evaluate the absorption coefficient of air ?



Many thanks for any help
fredom is offline   Reply With Quote

Old   April 11, 2013, 17:01
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  #2
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fredom is on a distinguished road
Hello

Any comment on the model ?

Should I activate the porous zone for fluid cell zone?

Please I need help
fredom is offline   Reply With Quote

Old   April 12, 2013, 14:43
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  #3
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François Grégoire
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macfly is on a distinguished road
Q1 : Puisque tu connais la température de ta surface métallique et ses propriétés radiatives, pas besoin de modéliser l'épaisseur de la feuille de métal. À moins que le 473,15 K dont du parles soit 'derrière' la feuille de métal et que tu veuilles obtenir le profil de température dans la feuille?

Q2 : Pour ton fluide, l'air, j'ai plutôt l'impression que le coefficient d'absorption est très petit dans de l'air à relativement basse température comme dans ton cas. Peut-être que le modèle S2S (basé sur les facteurs de vue) ferait amplement l'affaire? Après avoir jeté un coup d'oeil dans le Theory Guide, on dirait que le wsggm model ne s'applique pas pour T < 600 K, donc pas applicable dans ton cas afin de calculer automatiquement le coefficient d'absorption.

en direct du Québec, Canada, héhé
macfly is offline   Reply With Quote

Old   April 14, 2013, 06:37
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  #4
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fredom is on a distinguished road
Merci Beaucoup Macfly pour tes réponses,

Je ne connait pas trop le modèle WSGGM, je pense qu'il est plus tourné vers la combustion non? (d'où les températures élevés)

C'est vrai que j'hésitais entre soit le modèle DO et S2S. Comme le S2S est approprié pr des modèles de type enclossure (réfléchissement des paroi) et que par défaut ttes les surfaces sont diffuses (ce qui ne correspond pas aux parois "air")
En tout cas je vais tester le S2S au pire je modifierais la géométrie...

Merci et je te tiens informé
fredom is offline   Reply With Quote

Old   April 16, 2013, 11:33
Default Heat transfert modelisation
  #5
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fredom is on a distinguished road
Salut Macfly,

Après avoir modélisé un cas simple en S2S, les résultats sont satisfaisant. (voir fichier)
Je vais essayer d'appliquer les mêmes conditions sur une géommétrie plus représentative de mon cas. Je vous tient au courant

Par contre peut tu me confirmé que le S2S ne prend pas en compte des entrées et sorties de type velocity_inlet et pressure_outlet ?

Merci

Fredom
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Old   April 16, 2013, 11:56
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  #6
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François Grégoire
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macfly is on a distinguished road
Super si ça a bien fonctionné.

Oui tu peux choisir les surfaces impliquées dans le S2S, voir le pdf joint.
Attached Files
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Old   April 17, 2013, 15:56
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  #7
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fredom is on a distinguished road
Salut Macfly,

J'ai fait la simulation avec la géométrie plus réaliste, j'applique les mêmes conditions que le 1er cas en rajoutant un mass flow inlet et pressure outlet sur le coté du cube 2 (voir figure). Et logiquement la température du cube 1 diminue.

Par contre sais tu comment je peut fixé la température du cube 1 (473K).

J'ai tenté de modéliser une géométrie fluide-solide pour attribuer dans cell zone (solide) une température fixe. Le pb c'est que l'épaisseur du solide est trop fin (8mm) comparé à la Longeur (12m) et hauteur (8m) du coût le maillage est de mauvaise qualité.

Si tu as une idée je suis preneur.

Merci encore

Fredom
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File Type: jpg image.JPG (58.5 KB, 14 views)
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Old   April 17, 2013, 16:06
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  #8
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François Grégoire
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macfly is on a distinguished road
Tu te compliques la vie on dirait : ton cube interne doit être à 473 K? Pas besoin d'inclure l'épaisseur du cube interne, juste à mettre un cube vide avec condition frontière de 473 K. L'intérieur du cube interne ne devrait même pas être maillé si je comprends bien ton modèle. Bref, tu fais ton gros cube de fluide, tu soustrais ton cube de solide, et tu fixes les frontières représentant le cube solide à 473 K. Et hop tu itères.

Maintenant, pour la géométrie et le maillage, à toi de voir, c'est très simple à faire.
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Old   April 17, 2013, 16:24
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  #9
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fredom is on a distinguished road
C'est exactement ce que j'ai fait sur l'image, j'ai retiré le cube 1 du cube 2. Du cout je n'est que la parti fluide. Et j'ai appliqué la température de 473K sur les frontières du cube solide.
Par contre à la fin du calcul la température des frontières représentant le cube solide a diminué. Sauf que dans mon cas la température est continue (c.a.d que à la fin du calcul la température doit resté à 473K).

Merci

Fredom
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Old   April 17, 2013, 16:32
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  #10
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fredom is on a distinguished road
Le modèle fluide-solide avec l'épaisseur du solide n'est pas représenté sur la précédente photo. C'est une simulation que j'ai faite il y a quelques jours....
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Old   April 17, 2013, 16:34
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  #11
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François Grégoire
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macfly is on a distinguished road
Ah ok excuse-moi. Finalement toutes tes frontières sont à température fixe sauf la sortie de ton fluide? Je ne comprends pas que la paroi du solide refroidisse si tu dis que tu l'as fixée à 473 K...? Si tu essais sans radiation, est-ce qu'elle reste fixe? J'ai l'impression que c'est le S2S qui crée un flux out.
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Old   April 17, 2013, 17:04
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  #12
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fredom is on a distinguished road
Voila une image des conditions aux limites sur les différentes parois que j'ai appliqué. Conditions de température pour les frontières du cube 1 et conditions mixed pour les parois du cube 2 (air) sauf pour les entrées et sorties....
J'ai également tenté sans modèle de radiation et les parois refroidissent également...

Je suis un peu bloqué, l'idée qu'il me vient c'est d'augmenter la température aux frontières du solide pour qu'à la fin du calcul la température soit de 200°C mais c'est triché...

Merci pour t'es réponse en tout cas.
Attached Images
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Old   April 17, 2013, 18:34
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  #13
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François Grégoire
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macfly is on a distinguished road
Je ne comprends pas ce qui se passe avec ton modèle. Voici un modèle semblable sans radiation et les parois respectent bel et bien les températures dictées :

https://dl.dropboxusercontent.com/u/64952262/fluent.zip
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Old   April 18, 2013, 03:46
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  #14
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ram
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ram_call is on a distinguished road
Q1: its not necessary for just heat transfer,surface is enough
Q2:absorbtion of air is low,and beacause of ur plate temperature,ur heat transfer by radiation is neglectable.u can input 0.1 for absorbtion of air and define B.C radiation for plate suitably
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Old   April 18, 2013, 16:00
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  #15
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fredom is on a distinguished road
Salut Macfly,

Tout d'abord je voulais te dire Merci, merci pour ton fichier, sa m'a fait vraiment plaisir

Les raisons pour lesquels mon modèle ne marchait pas:
- le domaine aval de l'air (après le cube) n'était pas suffisant pour laisser l'écoulement d'air chaud..
- la température dans le références values qui était à 450K, je ne sais pas quelle mouche m'a piqué pour mettre cette valeur...
- et en valeur initiale pour la température j'ai vu que tu avais rentré 305K pourquoi ?

Voila les 3 raisons, je pense pour lesquelles mon modèle n'était pas cohérent. Autrement les propriétés de l'air était bonne bien que j’utilisais des piecewise-linear...

Merci encore Macfly tu est mon dieu du fluent
fredom is offline   Reply With Quote

Old   April 18, 2013, 16:11
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  #16
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fredom is on a distinguished road
Hello ram_call,

Thanks very much for your comment, I will make a comparison between the S2S and the DO...
But I think that the radiation is not neglectable because the temperature is at exponent 4 contrary to the convective which the temperature is linear...

Thanks ram_call
fredom is offline   Reply With Quote

Old   April 18, 2013, 17:05
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  #17
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ram
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ram_call is on a distinguished road
fredom
temp order is 4,but the stephan constant is very little,order of -15 i think,so ur temp is low for radiation.remember clean air absorbtion co is about zero in real.
do radiation model can solve most problems,but for other models to solve correctly,the dimensions of geometry is important.
ram_call is offline   Reply With Quote

Old   May 3, 2013, 10:52
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  #18
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fredom is on a distinguished road
Hello ram_call,

Sorry to answer as long,

Effectively the radiation heat transfer is neglectable when the temperature is below 800K (it is considered as infrared) and without surface in front of the heat surface.

But if now I consider a perforated sheet metal in front of the heat surface (at 200mm). Are the radiation heat transfer could be neglected ?
I think that it could not be negleted because the heat will be reflected on the perforated sheet metal.

Thanks for answer.

fredom
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