WUFI

Sehr geehrtes WUFI-Team,

ich möchte in meiner Simulation mittels WUFI 2D die thermische Speicherung eines Bauteils ermitteln unter Berücksichtung einer Temperierung (Kühlung). Die Temperierung (Rohrsystem mit Wasser durchströmt) habe ich bisher über die Randbedingungen (Oberfläche/Klima --> Sinuskurve) mit Angabe der Temperatur an der Rohrinnenwand des Rohrsystems dargestellt. Nun muss ich zur Ermittlung der thermischen Speicherung die Wassertemperatur über den Tag bzw. Woche variieren, wozu ich ein Zeitplan hinterlegen möchte. Im Rahmen der bisherigen Vorgehensweise mit "Oberfläche/Klima --> Sinuskurve" sehe ich keine Möglichkeit des Hinterlegens eines Zeitplans.

Nun habe ich versucht das über "Quellen/Senken" zu lösen und für die jeweilige Wassertemperatur die thermische Leistung berechnet. Das kann ich dann als Wärmequelle mit einem Zeitplan hinterlegen.

Das Problem dabei ist nun, dass ich die Oberflächenbedingung im Reiter "Oberfläche/Klima" nicht einfach löschen kann, da sonst WUFI eine Fehlermeldung ausgibt und nach einer Zuordnung der Randbedigung fragt. Dies könnte ich vermeiden, wenn ich ein Material im Innenraum des Rohres ansetzen würde. Realitätsnah wäre das dann das Material "Wasser". Dies würde jedoch die Simulation hindern zu konvergieren, da der Feuchtgehalt des Bauteils stets zu hoch wäre.

Gibt es eine Möglichkeit die Temperierung hier dynamisch, also mit Zeitplan, zu modellieren?

Vielen Dank und beste Grüße
CDS

Hallo CDS,

Sie können die Temperatur einer Bauteiloberfläche nach einem beliebigen stündlichen Zeitplan variieren, indem Sie eine *.WAC-Datei mit dem entsprechenden Temperaturverlauf erstellen und der Oberfläche zuweisen.

Wenn Sie für den Oberflächenübergangskoeffizienten einen sehr hohen Zahlenwert wählen, nimmt die Oberfläche die von der WAC-Datei als "Lufttemperatur" vorgegebene Temperatur als Oberflächentemperatur an.

(Eine WAC-Datei muss mindestens die Spalten Temperatur und relative Feuchte enthalten. Sie müssen also auch eine relative Feuchte angeben, aber da die betreffende Oberfläche wohl die dampfdichte Rohrwandung sein wird, ist sie ohnehin dampfdicht und Sie können eine beliebige Feuchte wählen).
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Sie können in der Tat auch durch Verwendung einer Wärmequelle die Temperatur eines im Bauteilinneren liegenden Materials nach Belieben einstellen oder ändern, in Ihrem Fall könnte das z.B. der Querschnitt eines Kühlrohres sein. Diesem Material speziell die thermischen Eigenschaften von Wasser zu geben, ist aber nur dann zu empfehlen, wenn Sie die thermische Rückwirkung des Bauteils auf das Kühlwasser mit simulieren möchten.

Falls Sie stattdessen keine Rückwirkung berücksichtigen wollen (also z.B. einfach ein Kühlrohr mit vorgegebener fixer Vorlauftemperatur), dann können Sie ein künstliches Material mit extrem hoher Wärmekapazität definieren, das als "Wärmereservoir" dient und auch beim Wärmeaustausch mit dem Rest des Bauteils seine Temperatur nicht merklich ändert. Diese hohe Wärmekapazität muss keinem realistischen Material entsprechen, je mehr um so besser für den vorliegenden Zweck. Für eine gewünschte Temperaturänderung müssen Sie dann auch mit der Quelle einen entsprechend großen Wärmeimpuls zuführen oder entziehen, auch hier wird eine Grenze nur durch die Numerik des Programms gesetzt.
Da in WUFI jedes Material zwansgsläufig einen gewissen Wassergehalt hat, muss auch dieses "Reservoir"material eine Feuchtespeicherfunktion besitzen. Geben Sie einen kleinen Wassergehalt als Anfangswassergehalt vor und setzen Sie den Flüssigtransport auf Null und den my-Wert auf eine möglichst große Zahl, um Wassertransport in diesem Material zu unterbinden.

Mit freundlichen Grüßen,
Thomas