CFD-verktøy kombinert med tradisjonell modellering

Presentasjon om: "CFD-verktøy kombinert med tradisjonell modellering"— Utskrift av presentasjonen:

1 CFD-verktøy kombinert med tradisjonell modellering
John Morud, Dr.ing. SINTEF Kjemi, Prosessteknikk

2 Motivasjon Computational Fluid Dynamics (CFD)
Kraftig verktøy. Detaljert strømningsmønster, varme- og massetransport i komplekse geometrier. Bedre beregninger etter hvert som bedre teknologi og kraftigere datamaskiner. I prosessteknisk sammenheng: I praksis begrenset til å se på detaljer/enkeltenheter Tradisjonell modellering I betydning “enklere” modeller (ordinære diff.ligninger, evt. én romkoordinat + tid) Typisk masse/energibalanser og termodynamikk Kan modellere totalsystemer, f.eks. hele prosessanlegg Råd til mer rigorøse submodeller (termodynamikk, reaksjonskinetikk etc.) Mangler ofte submodeller Komplementært: CFD kan gi submodeller til en “tradisjonell” modell.

3 Innhold Strategier for kombinasjon av verktøy
Et case: Beregning av varmetap i multibore riser. Diskusjon/konklusjon

4 Mulige strategier for å kombinere verktøy
1. Integrasjon av verktøy. Eksempel: Bezzo, Macchietto, Pantelides (Imperial College). Har integrert FLUENT 4.5 (CFD-kode) med gProms (generell prosess-simulator). 2. Lage submodeller med CFD-verktøy. Kjør utvalgte case med CFD Tilpass en modell til CFD-resultatene, f.eks. Lineær ( y=A*u+b ) Kvadratisk ( yk=ak+Ak*u + uTBku ) Andre forenklede (lokale) modeller Også mulig å tilpasse dynamiske modeller Alternativ 2 enklest, og hensiktsmessig for “engangs”-beregninger

5 Eksempel: Multibore riser
Varmt fluid pumpes ned. Brukes til oppvarmingsformål (Hydrat) Kald fluid returneres Hva er varmetapet i systemet?

6 Beregningsstrategi Bryt opp problem i to deler:
1. Et tverrsnittsproblem: Varmeovergangstall mellom rør, samt med omgivelser Bruker FLUENT til dette (ren varmetransport). Krever bare to simuleringer p.g.a. symmetri 2. Et profilproblem: Sett opp energibalanse basert på varmeovergangstall funnet i pkt 1.

7 Del 1. FLUENT-beregninger

8 1. Resultater av FLUENT-simulering
Konstruerer varmeovergangstall fra de to simuleringene.

9 Delproblem 2. Profilberegning
Løser energibalanse for hvert rør (konstant Cp): Varmeflukser, Qi, relatert til temperaturer via submodell Kan dermed løses m.h.p. temperaturprofil (Brukte Matlab). (Konklusjon: ca 10 grader varmetap)

10 Diskusjon/Konklusjon
Mye å hente på å kombinere beregningsverktøy Enkleste prosedyre : Velg en struktur på submodell (f.eks. yk=ak+Ak*u + uTBku ) Bruk CFD-verktøy e.l. til å tilpasse parametre Bruk submodellen i en “tradisjonell” modell (Utnytte symmetri, energikonservering, resiprositet etc.) Har vist et case: Riser Varmeovergangstall for profiltverrsnitt funnet med FLUENT (To simuleringer) Disse er brukt i energibalanse for hele riseren Mulighetene er mange...