Workbenches CFD bzw. CFD-OF

[herbk]

Hi Thomas,
ich hol' das mal aus dem "Fallstudie-Schiff" Thread...

damit die CFD WB richtig arbeitet, was muss alles installiert sein?
Und: Hattest Du nicht schon mal einen Anleitung zur Nutzung der CFD WB gepostet? ich find' den nicht mehr...

Ich auch nicht... Macht nichts.

Deine Anleitung zur FEM Wb hatte ich da im Kopf...

Von der bluecfd-website
http://bluecfd.github.io/Core/
bluecfd-core runterladen (700 MB) und installieren. (alle Beschreibungen beziehen sich auf Windows 10 64 bit
und die jeweils neueste FC.017 dev). Wichtig: bluecfd installiert die MPI 7.1, das ist
für die Ansteuerung von mehreren Prozessoren erforderlich (wenn du z.B. einen Intel Celeron quadcore hast wie ich).
Die Installation erfolgt schlauerweise erst nach der Installation von bluecfd. Du must vorher eine bestehende MPI
komplett deinstallieren, sonst gibt es eine Fehlermeldung. Siehe video:
https://www.youtube.com/watch?v=nl7er2t-TnU
Bei der Installation von bluecfd wird auch standardmäßig der Postprozessor paraview (mit dem die obigen Bilder
gemacht wurden) sowie der notepad-editor installiert. Dann Rechner neu booten, FC0.17 aufrufen,
die FEM/CFD-wb aktivieren. In Edit/preferences die Pfade zum FEM-solver/gmsh setzen (laut bernd nicht erforderlich,
mach ich aber trotzdem, weil ich nicht weiß wie die cfd-wb sonst reagiert...). Dann in preferences unter cfd den
"check dependencies" laufen lassen. Du wirst 2 Fehlermeldungen bekommen, nämlich das gnuplot und cfmesh fehlt
(in meinem Fall alles installiert, also keine Fehlermeldung). Über die buttons gnuplot (geht rasant) sowie
cfmesh installieren (dauert...gefühlt 60 min). Dann Rechner sicherheitshalber nochmal booten.
Im Programmverzeichnis unter bluecfd ist openfoam installiert. Unter ofuser-of4 läuft bei Nutzung
von openfoam ALLEIN dein Rechenlauf, der sogenannte "case". Du wirst auch einen testcase finden. Im
openfoam-tutorials Verzeichnis sind für alle solver vordefinierte Lösungsschemen angeboten. Openfoam hat keine
GUI, die Steuerung erfolgt über Dateien, Optikkontrolle mittels paraview. Die cfd-wb setzt genau hier an,
du kannst aus freecad heraus inetraktiv den case erzeugen, in einem Verzeichnis deiner Wahl.

Wegen netgen: die cfd-wb verwendet 3 Vernetzer, gmsh, cfmesh (für extrem hohe Vernetzung > 1 Megacell)
sowie den original openfoam Vernetzer snappyhexmesh. Ich glaube netgen geht gar nicht.

Zur Installation haben mir die Hinweise etwas geholfen, Danke.
Ich nutze allerdings Linux (OpenSuse), was Installationen eigentlich eher einfacher macht... so fern man fertige Pakete hat/findet.

OpenSuse (die Leap 42.3) ist in Bezug auf FreeCAD und andere "nicht ganz alltägliche" Software allerdings zur Zeit ein wenig merkwürdig. FreeCAD läuft normal installiert überhaupt nicht, weder die .16 noch die .17. - Was aber recht stabil läuft (hab' ich aber erst 2 Tage auf dem Rechner) ist das FreeCAD AppImage.
Bei der Installation der zusätzlichen Wb's habe ich gesehen, dass es eine "CFD" und eine "CFD-OF" gibt. Installiert man die Beide, wird FC bein Starten einen Fehler aus und im Menü wird nur die "CFD-OF" angezeigt.
Ich unterstelle auch, dass Du Dich auf die CFD-OF beziehst, da die "nur CFD" in den Einstellungen kein Menü hat.

Die Abhängigkeiten kann ich unter OS 42.3 auch nicht alle auflösen. OpenFoam 4.x nebst Abhängigkeiten bekomme ich als rpm's, cfmesh leider nicht - und gnuplot nur in der Version 2.10 (2.13 wird verlangt).

Zwei Fragen jetzt dazu:
Von den beiden CFD Varianten, welche ist die aktuellere/bessere?
Und könntest Du eventuell step by step die Schritte erklären die nötig sind um so ein Strömungsbild zu erhalten wie Du es gepostet hast?

[thschrader]

Hallo Herbert,
auf meiner dropbox liegt eine Beschreibung zur Nutzung der CFD-OF-Workbench:
https://www.dropbox.com/s/1v4vhixdbade7 ... 7.doc?dl=0

Um die Rechenzeit halbwegs übersichtlich zu halten, habe ich aber nicht das Schiffsmodell verwendet.
Mein Beispiel ist eine Modifikation des 3D-FEM Beispiels von Bernd aus der start-wb. Du musst also
vorher kein Modell erzeugen. Der geschilderte Ablauf lässt sich aber problemlos auf das Schiffsmodell übertragen.
Wie du das unter Linux zum laufen bringst kann ich dir nicht sagen, mit Linux kenne ich mich nicht aus.
Gruss Thomas

EDIT 20.09.2017: hier ist ein neues video von bluecape zur Nutzung von bluecfd
https://www.youtube.com/watch?v=1Ti0yU1JdTQ

[herbk]

Guten Morgen Thomas,

Danke, ich denke das hilft mir weiter.

Ich muss allerdings erst mal die Abhängigkeitsprobleme lösen... Das krieg ich aber hin, ich benutze seit 1999 ausschließlich Linux (OpenSuse) da kennt man dann die Tücken des Systems schon ein wenig.
OpenFoam gibt es für OS als fertiges Paket und das BS löst die Abhängigkeiten beim Installieren selbstständig auf.

Das mit dem Model erzeugen ist sicher das kleinste Problem (ich hab doch FreeCAD... ) Mir war nicht klar wie ich den Raum erzeuge in dem die Strömung herscht und wie ich das Objekt darin platziere. Auch die Funktion von OpenFoam selbst und wie man die Daten da hin übergibt war mich ein Rätsel...

Kann man mit OF eigentlich auch die Strömung um bewegte (rotierende) Körper simulieren? Die Ausgabe müsste dann ja ein "Film" sein...

Hintergrund: Ich experimentiere mit vertikalachsigen Windrädern, - deren Rotore möchte ich eigentlich simulieren.

[thschrader]

Kann man mit OF eigentlich auch die Strömung um bewegte (rotierende) Körper simulieren? Die Ausgabe müsste dann ja ein "Film" sein...
Hintergrund: Ich experimentiere mit vertikalachsigen Windrädern, - deren Rotore möchte ich eigentlich simulieren.

Hallo Herbert,
ja, das sollte gehen. Siehe
https://www.youtube.com/results?search_ ... wind+rotor
Aber frag mich nicht wie...
Leider wird in den Videos immer nur das Ergebnis gezeigt, aber nicht der Aufbau
des Rechenlaufes. In der CFD-OF wb gibt es auch als Randbedingung eine "moving-wall" Option.
Habe ich noch nicht ausprobiert. Falls du openFOAM auf deinem Linux-System zum laufen
bekommst, wäre eine Möglichkeit, in den vorgegebenen Tutorials ein Vergleichsbeispiel zu suchen
und dann anzupassen. Der Aufwand ist aber enorm, da alles über die Textdateien angepasst werden muß.
Falls du das hinbekommst, würde mich die Lösung interessieren.
Gruss Thomas

[r-frank]

In der CFD-OF wb gibt es auch als Randbedingung eine "moving-wall" Option.

Ich hab das bisher so verstanden, das das Objekt beim Aktivieren der Option dann "im Freien" steht.

Du hast bei Deiner Simulation ja einen Windkanal verwendet.
Der hat ja fixe Wände und wenn das Medium auf die Wand auftrifft, wird es ja dort dann reflektiert.
Ich hab auf Youtube ein Video gesehen, wo mit Code Saturne dieses U-Boot simuliert wird.
Dort wird auch moving wall verwendet, von daher würde meine obige Definition einen Sinn ergeben ...

Falls du openFOAM auf deinem Linux-System zum laufen
bekommst, wäre eine Möglichkeit, in den vorgegebenen Tutorials ein Vergleichsbeispiel zu suchen
und dann anzupassen. Der Aufwand ist aber enorm, da alles über die Textdateien angepasst werden muß.

Mit ein Grund, warum mir bisher instinktiv die Möglichkeit mit Salome Meca und dann Code Saturne besser gefallen hat.
Ich glaub ich muss doch mal die Programme installieren und ein paar Beispiel-Fälle durchspielen und dann
Videos posten ...

Roland

[thschrader]

Ich glaub ich muss doch mal die Programme installieren und ein paar Beispiel-Fälle durchspielen und dann
Videos posten ...
Roland

Hallo Roland,
mit cfd bin ich erst seit kurzem unterwegs. Ich weiss, das Elemer/code saturne auch cfd-fähig sind,
habe mich aber bisher nicht damit beschäftigt. Im Moment versuche ich openFOAM zu verstehen.
Sowie ich heute beim googeln nach code saturne verstanden habe, wird auch hier paraview als Postprozessor
verwendet. Fall du ein Video machen willst (du meinst über code saturne, oder?), würde mich insbesondere
folgendes interessieren:
Wie kann ich die Lage der Kraftresultierende anhand der berechneten Druckverteilung finden?
Ich weiss wie ich die Kraftresultierende selbst in paraview ermitteln kann, aber nicht Lage bezüglich
eines vorgegebenen Punktes (z.B. um das Einspannmoment eines Schornsteines zu berechnen).
Gruss Thomas

[herbk]

Guten Morgen Thomas,
einige der Filme kannte ich schon. Leider finde ich die Ausgaben (das was man im Film sieht) doch recht deutlich von der Realität entfernt, was für mich immer wieder ein Grund war mich nicht weiter damit zu beschäftigen.

Guten Morgen Roland,
ja, das wäre natürlich schön... Vieleicht kann man die CFD WB ja sogar mit beiden verknüpfen.

btw. weshalb benötigt man für die CFD WB eigentlich cfmesh, wenn dann bei mesh erstellen doch etwas anderes benutzt wird?

[thschrader]

Leider finde ich die Ausgaben (das was man im Film sieht) doch recht deutlich von der Realität entfernt, was für mich immer wieder ein Grund war mich nicht weiter damit zu beschäftigen.

Hallo Herbert,
genau deshalb sollten wir uns damit beschäftigen.
Die FEM ist ein numerisches Näherungsverfahren, die Ergebnisse sind in gewisser Weise immer "falsch".
Bei cfd verschärft sich das Problem noch wenn zeitabhängige Berechnungen durchgeführt werden.
Eine analytische Lösung der Strömungsgleichungen (Navier-Stokes-Gleichungen) ist bis heute
nicht gelungen, siehe Millenium-Problem:
https://de.wikipedia.org/wiki/Millennium-Probleme

Welche Vernetzer (GMSH/cfmesh/snappyhexmesh/netgen) am sinnvollsten sind, können dir am besten
die Theoretiker beantworten. Die findest du hier (johan/oliveroxtoby):
https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=24147

Für die unten dargestellte Antenne ist eine Windkanaluntersuchung durchgeführt worden:
http://www.kathreinusa.com/wind-load-sc ... ttom-line/

Das Ergebnis lautet 630 N. Mit der cfd-wb und gmsh erhalte ich ca. 730 N, Fehler 15%.
Für eine relativ grobe Analyse finde ich das gar nicht schlecht! Leider werden in den Datenblättern
immer nur die Werte für eine Antenne allein angegeben. Ich brauche aber die Kraftwirkung auf das Antennenbündel
incl. Rohr und Anbauten. Bei der Vernetzung des Kabelweges wünsche ich viel Erfolg.
Gruss Thomas

K80010865_gmsh.JPG (91.85 KiB) Viewed 3089 times

antenne3x.JPG (95.23 KiB) Viewed 3089 times

cluster.JPG (29.88 KiB) Viewed 3089 times

[herbk]

Hi Thomas,

Leider finde ich die Ausgaben (das was man im Film sieht) doch recht deutlich von der Realität entfernt, was für mich immer wieder ein Grund war mich nicht weiter damit zu beschäftigen.

Hallo Herbert,
genau deshalb sollten wir uns damit beschäftigen.

eigentlich sehe ich das ja auch so, aber irgendwann werden die "offenen Baustellen" einfach zu viel und man darf nicht noch was anfangen, - so gehts mir zumindest...
Und von Programmieren verstehe ich einfach zu wenig um da echt was beitragen zu können...

[bernd]

Für euch nur als info, FreeCAD FEM wird bald Elmer al solver unterstützen! Im GSoC FEM developer branch läuft das ganze schon.

gruss bernd, der von cfd und strömung gar keine ahnung hat, das aber spannend findet.