OpenFOAM 내 복합열전달 정상상태 해석 chtMultiRegionSimpleFoam

 

   안녕하세요.

   오늘은 OpenFOAM 내 복합열전달 정상상태 해석 chtMultiRegionSimpleFoam을 이용하여 정상상태 열전달해석을 하려 해요.

 

복합열전달 정상상태 해석 설정

 

   1. 해석버전 : OpenFOAMv2312

   2. 해석솔버 : chtMultiRegionSimpleFoam

       (1) 설명

          1) 부력, 난류 유동 및 고체 열전도를 해석하는 솔버

          2) Multiple Reference Frame(MRF), 다공성 모델, passive scalar transport equation, 소스항 적용 가능

          3) 열교환기 성능 및 HVAC 시스템, 전자제품 냉각 해석에 주로 쓰임

   3. 해석격자 : blockMesh and topoSet 사용

        (1) air와 porous region은 각각 blockMesh로 격자 생성 

        (2) topoSet을 이용하여 roter blade와 MRF region을 설정

          (system/air/topoSetDict.1 / createBafflesDict / topoSetDict.2)

            1) topoSetDict.1 : rotor blade facezone 설정

rotor blade facezone 설정

 

            2) createBafflesDict : blade baffle 설정

blade 경계면 설정

 

            3) topoSetDict.2 : MRF rotor cell zone 설정

MRF rotor cell zone 설정

 

 

   4. 해석형상 

해석형상

 

   5. 난류 모델 : air (kepsilon model), porous (laminar)

   6. 유체물성 : air region( 공기 ), porous (물)

      (1) air region (공기)

공기 물성

              - 점성 및 열물성, 밀도 : polynomial로 설정

 

            (2) porous region (물)

물 물성

 

             - 점성 및 열물성, 밀도 : polynomial로 설정

       

   7. 경계조건

      (1) air region

        1) 입구 : (0 0 5) m/s, 300K

        2) 출구 : 100,000 Pa

        3) MRF region

MRF region 조건

           4) porous model : DarcyForchheimer [d (-1000 -1000 1e4), f ( 0 0 0 )]  => constant/air/fvOptions

 

      (2) porous region

        1) 입구 : (0.01 0 0) m/s, 400K (초기조건 350K)

        2) 출구 : 100,000 Pa

        3) Area of Volume(AoV) : 200 1/m => porous의 겉넓이 / porous의 부피

        4) htcConst : 10 W/K

 

air region과 porous region의 열교환

 

   1. air region 열교환 설정

 

air region 열교환 및 porous model 설정

 

      (1) airToporous 설명

         1) constantHeatTransfer : 0/porous/htcConst 파일에 설정된 열교환계수 적용

         2) interpolationMethod cellVolumeWeight : air와 porous 부분에 겹쳐있는 격자에 해석결과값 교환 

         3) nbrRegion : air에 적용될 porous 부분 이름

         4) nbrModel : porous/fvOptions에 적용된 이름

         5) fields (h) : air와 porous의 열 교환값(온도)만 interpolation.

 

   2. porous region 열교환 설정

porous region 열교환 설정

 

      (1) porousToair 설명

         1) airToporous의 설정과 같으며 nbrRegion과 nbrModel 이름만 변경

 

해석 결과

 

air 부분 속도 및 온도 결과

porous 부분 속도 및 온도 결과

 

결론

   

   오늘은 OpenFOAM 내 복합열전달 정상상태 해석 chtMultiRegionSimpleFoam을 이용하여 정상상태 열전달해석해 보았어요.

   OpenFOAM의 복합열전달 해석은 일반 유동과 달리 air 부분과 porous부분이 나눠있어 각각 경계조건을 적용해야 해요.

   fvOptions 파일을 통해 겹쳐있는 격자의 필드결과값 interpolation 방법과 porous model을 적용하는 방법을 공부해 봤어요.

   오늘도 읽어 주셔서 감사합니다. 질문은 댓글로 부탁드려요.

---

이미지 무단 도용을 금합니다.

copyright ⓒ 택이5 All rights reserved