[gefixt] Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

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christian_s
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[gefixt] Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by christian_s »

Moin,

bei meinen Versuchen, eine Thermalanalyse für elektrische Schaltungen zu machen, ist mir ein großer Unterschied zwischen CalculiX und Elmer aufgefallen, wenn ein Konzentrierter Wärmefluss angegeben wird. Testweise habe ich einen einfachen Aluminiumstab 1mx1mx10m genommen, die eine Seite auf 300K gesetzt und der anderen Seite einen konzentrierten Wärmefluss von 1000W gegeben und auch hier ist der Unterschied gigantisch. CalculiX kommt auf eine max. Temperatur von 360K, während Elmer bei 10000K landet. Im Sif habe ich keine Fehler feststellen können, ich schätze, dass Elmer eine andere Skalierung nutzt, habe aber keine Dokumentation zu "Temperature Load" gefunden abgesehen von ein paar Foreneinträgen.

Ist das schon jemandem aufgefallen? Wahrscheinlich mache eher ich einen Fehler bzw. verstehe die Mechanik dahinter nicht.

Versionen:
Windows 10 64bit
FreeCAD 0.20 29177 (Git)
Elmer v9.0
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FEMTest.FCStd
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uwestoehr
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrieten Wärmefluss

Post by uwestoehr »

christian_s wrote: Thu Aug 11, 2022 11:16 am Ist das schon jemandem aufgefallen? Wahrscheinlich mache eher ich einen Fehler bzw. verstehe die Mechanik dahinter nicht.
Moin Christian,

danke für den Bericht.

Zuerst einmal hole dir das brandneue FreeCAD 0.20.1:
https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases/tag/0.20.1
denn darin sind viele Elmer-spezifische Sachen gefixt.

Der Fehler hier ist jedoch nicht bei Elmer, sonder der Temperaturbedingung. Bei CalculiX siehst du in der .inp-Datei (auf den Edit Knopf im Solver-Dialog klicken Das geht jetzt übrigens auch für Elmer, man bekommt dann die case.sif direkt in FC angezeigt), dass die 1 kW als "292.6543751829" ausgegeben werden. Also nimmt CalculiX gar nicht das 1kW.
Wenn man nun also 293 mW (ja, Milliwatt) nimmt und Elmer laufen lässt, bekommt man dasselbe wie Elmer. Die Frage ist nur, was ist das richtige Ergebnis für 1kW?
Dazu gibst du 1W ein und lässt Elmer laufen. -> max bei 505 K

Wir sind dran, die ganzen Fehler in FEM rauszumachen, und FC 0.20.1 hat schon viel gefixt. Ich werde mir anschauen, was beim Temperaturfluss nicht stimmt. Man sieht in der Eigenschaft "CFLUX" des Temp.Objects im Dokumentbaum, dass dort "1" als 1mW" behandelt wird. Also dort stimmt etwas nicht und könnte erklären, warum man für Elmer mW angeben muss, wenn man W will.

VG Uwe
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uwestoehr
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrieten Wärmefluss

Post by uwestoehr »

@thschrader , hast du vielleicht eine Erklärung warum die 1 kW für CCK als 293 W genommen werden?
thschrader
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrieten Wärmefluss

Post by thschrader »

uwestoehr wrote: Thu Aug 11, 2022 2:56 pm @thschrader , hast du vielleicht eine Erklärung warum die 1 kW für CCK als 293 W genommen werden?
Sorry, kann ich so schnell nicht sagen, muß ich mir angucken.
Thermodynamik ist nicht gerade mein Lieblingsfach gewesen.

Elmer läuft auf meinem Firmenlaptop nicht, das ist aber kein Problem von Elmer.
Der Rechenprozess startet, aber nach mehreren Iterationen crasht Elmer.
Passiert auch, wenn ich Elmer direkt über die Elmer-GUI laufe lasse.
Auf meinem Uralt-Rechner läuft Elmer tadellos, aber der Rechner ist völlig lahm, hilft nix.

Erstmal die FC0.20.1 Release holen und spielen... :)
christian_s
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by christian_s »

Moin,

vielen Dank für die Rückmeldung. Ich habe mir FreeCAD 20.1 gezogen und finde es erst einmal gut, dass man nun das sif File direkt bearbeiten kann (davor war es irgendwie...unhandlich :) ).
Noch eine Info vorweg: Ich arbeite mich gerade Thermalanalysen für große Abschätzungen ein, bin also absolut kein Profi, was das angeht, darum schon vorweg eine Entschuldigung, wenn ich mal doofe Fragen stelle oder merkwürdige Annahmen habe.
Zu den 292.65W, die ihr in eurem inp File habt: Ich denke, ihr meint den Wert, der unter ConstraintTemperature003 steht? Der liegt bei mir bei 6211.180124224W und ergibt auch Sinn, wenn ich mir die Kalulation in write_constraint_temperature.py anschaue, die mit CFLUX*0.001/NumberOfNodes angegeben ist. Elmer hingegen übernimmt CFLUX 1:1. Nach meinem Verständnis benötigt CalculiX für jeden einzelnen Node einen CFLUX. Elmer tut das anscheinend auch, das ist aber nicht in der Übernahme des Wertes reflektiert. Hier fehlt die Multiplikation mit 0.001 und das Teilen durch die Anzahl der Nodes. Wenn ich in FreeCAD unter ConstraintTemperature den Wert 6211180.12 eintrage, kommt Elmer auf das gleiche Ergebnis wie CalculiX.
Ich hoffe, das Hilft euch weiter.

Danke auf jeden Fall für eure Hilfe :)

Gruß Christian
christian_s
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by christian_s »

Moin,

mir ist noch weiter aufgefallen, dass wenn ein Material in der Analyse vorhanden ist, welches keine Fläche/Körper zugeordnet bekommen hat, der sif Writer für alle Elemente der ganzen Berechnung dieses Material einträgt. Das kann man umgehen, indem man leere Materialien löscht und jeder Komponente ein Material zuordnet. Das ganze ist nur etwas verwirrend, da der CalculiX Writer allen Körpern ohne Material das leere Material zuweist.

Soll ich solche Issues eigentlich hier listen oder wäre es euch lieber, wenn ich das im github liste?

Gruß Christian
thschrader
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by thschrader »

Tja,
woher der CFLUX-Wert in der inp kommt finde ich auch nicht raus.
Am nächsten komme ich dem Wert 6211, wenn ich Q in N*mm/s geteilt Wärmeleitfähigkeit rechne.
Aber das ist natürlich Bogus. Ich verstehe auch nicht, wie man das als stationäres Problem rechnen kann.
Die Eingabe von 1000 Watt pro Fläche ist doch ein Energiestrom, also J/s, d.h. je länger das wirkt,
desto wärmer der Balken. Wie gesagt, nicht mein Lieblingsfach.

@uwestoehr:
Habe die FC0.20.1 Relaease am laufen und diverse FEM-Dateien gerechnet.
Alles bestens, Static/Frequency/Buckling läuft, alles mit 1-2-3D Elementen.
Thermomech läuft auch. Aber nur, wenn "split-inp" auf "false" gesetzt wird, sonst werden
die gesplitteten Dateien nicht erkannt. Egal.
CFD (bluecfd-core) ist auch alles gut. Du bist auf dem richtigen Weg.
Besten Dank für deinen Einsatz.

BTW:
Wenn man die Edit/Preferences aufruft, kommen bei fehlenden Elmer/Z88 entries vorab Fehlermeldungen.
Das ist nicht schlimm, aber man erschrickt erstmal... :geek:

Hier noch ein Thermomech-Beispiel (GMSH braucht ca. 30 sec):
HEB-120 Träger unter Temp-Differenz 40K oben/unten.
Statikprogramme ergeben 1,13 mm Durchbiegung, ccx macht 1,27.
M.E. voll ok.
Gruss Thomas
FEM_thermomech.FCStd
(10.94 KiB) Downloaded 18 times
Done with:

Code: Select all

OS: Windows 10 Version 2009
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.20.1.29410 (Git)
Build type: Release
Branch: releases/FreeCAD-0-20
Hash: f5d13554ecc7a456fb6e970568ae5c74ba727563
Python 3.8.10, Qt 5.15.2, Coin 4.0.1, Vtk 8.2.0, OCC 7.6.3
Locale: German/Germany (de_DE)
Installed mods: 
  * BIM
  * CfdOF 1.17.6
  * Curves 0.3.0
  * Defeaturing_WB
  * dodo
  * Fasteners
  * FEM_FrontISTR 0.1.0
  * Manipulator 1.4.3
  * Plot
  * Reinforcement
  * WorkFeature
HEB120_Tempdifferenz.JPG
HEB120_Tempdifferenz.JPG (109.97 KiB) Viewed 658 times
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uwestoehr
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by uwestoehr »

christian_s wrote: Fri Aug 12, 2022 7:36 am mir ist noch weiter aufgefallen, dass wenn ein Material in der Analyse vorhanden ist, welches keine Fläche/Körper zugeordnet bekommen hat, der sif Writer für alle Elemente der ganzen Berechnung dieses Material einträgt.
Hi Christian,
dieses Problem konnte ich heute lösen. Bitte nimm daher
- FreeCAD 0.20.1
- ersetze dort die writer.py aus diesem Post: https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 40#p617140

Danke dir für die Info mit dem Heat Flux. Ich werde mir das anschauen und Elmer entsprechend anpassen.

VG Uwe
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uwestoehr
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by uwestoehr »

thschrader wrote: Fri Aug 12, 2022 2:21 pm woher der CFLUX-Wert in der inp kommt finde ich auch nicht raus.
Christian hat es heute in seinem ersten Post erklärt.
thschrader wrote: Fri Aug 12, 2022 2:21 pm Aber nur, wenn "split-inp" auf "false" gesetzt wird, sonst werden
die gesplitteten Dateien nicht erkannt. Egal.
Danke fürs Testen! Aber ich finde das ist nicht egal, denn an CCX habe ich bei der 0.20.1 nichts gemacht (aber vor dem 0.20 Release wurden evtl. Dinge geändert und du hattest bisher nicht mit 0.20 gearbeitet). Kannst du mir den Gefallen tun, und für jeden Fehler im FEM-Forum einen neuen Thread anlegen. So behalte ich den Überblick
thschrader wrote: Fri Aug 12, 2022 2:21 pm Wenn man die Edit/Preferences aufruft, kommen bei fehlenden Elmer/Z88 entries vorab Fehlermeldungen.
Oh, das sollte nicht passieren. kannst du das bitte in einem neuen Thread im FEM-Forum beschreiben. Ich kann es ohne weitere Infos nicht reproduzieren (habe 0.20.1 auf einem PC laufen, der noch nie Z8 oder Elmer gesehen hat.)

-----------------

Darf ich dich noch bitten, auch Elmer zu testen. Also nimm bitte einmal ein paar deiner Analysen mit Elmer testen. Es sollten ja dieselben Dinge herauskommen, Wenn nicht, wäre das eine wichtige Info. Aus meiner Sicht finde ich den Support für Elmer's Stress-Solver nun komplett und ich konnte bei meinen Tests keine Fehler mehr finden, aber was heißt das schon? :mrgreen:

Danke und Grüße
Uwe
thschrader
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Re: Großer Unterschied zwischen CalculiX <> Elmer für Konzentrierten Wärmefluss

Post by thschrader »

uwestoehr wrote: Fri Aug 12, 2022 2:50 pm Darf ich dich noch bitten, auch Elmer zu testen.
OK, ich werde nochmal sehen, das ich Elmer auf meinem Büro-Laptop zum laufen bringe.
Der Test auf meinem Privat-PC wird nicht helfen. Da läuft Elmer, aber nicht die FC-Versionen
seit FC0.19. Liegt an der Grafikkarte. Die GUI "springt".

Welche Version soll ich nehmen? Bitte kein Installer, sonst IT erforderlich...
http://www.elmerfem.org/blog/binaries/
http://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics ... n/windows/
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