6.2 Gridens täthet
Vid simulering av 1800-böjen har även en grövre grid använts, tabell 3.1 på sidan 10.
Resultatet avviker upp till 4 % från den normala (fina). Det indikerar, att ytterligare förbättringar eventuellt kan uppnås om finare grid används, men skillnaden har inte någon avgörande betydelse i den här studien, eftersom andra felkällor är avsevärt större.
Jämförelserapporten uppvisar i stort sett samma resultat vad gäller vald grid-täthet och felet (2 %) på grund av vald gridgrid-täthet.
Även för irisspjället har en grövre grid använts, tabell 3.1. Skillnaden är mindre än 0,1 %, vilket visar att en finare grid inte skulle förbättre resultatet nämnvärt.
6.3 Konvergens
I det här arbetet har inte k-ω-modellen konvergerat så, att den har varit praktiskt användbar. Även tidsåtgången för att utföra en viss beräkning har varit märkbart längre med k-ω- än med k-ε-modellen. Samma resultat och slutsats, när det gäller konvergens och tidsåtgång, har inte dragits av Luleå tekniska universitet (Nordin, 2005). Orsaken till våra olika resultat har inte fastslagits, utan jag har fått nöja mig med att konstatera, att k-ω-modellen har längre beräkningstid, om den alls konvergerar, i det här arbetet med 1800-böjen och, att den slutsatsen inte kan betraktas som generell.
Kapitel 7
Slutsats
En slutsats från det här arbetet är att k-ε-modellen i praktiken är lämpligast att använda på grund av svårigheterna för k-ω-modellen att konvergera. Dessutom är beräkningstiden med k-ω-modellen märkbart längre i den här studien. Varken svå-righeten att konvergera eller tidsåtgången får något stöd i referensrapporten (Nor-din, 2005) och kan därför inte ses som en generell slutsats utan gäller bara i min studie med Comsol Multiphysics.
Den grid som har använts vid simulering av 1800-böjen är tillräckligt fin för att inte påverka resultatet avsevärt i den här rapporten. Men i sammanhang med mindre andra felkällor skulle en viss ytterligare noggrannhet troligen kunna uppnås genom en finare grid.
Irisspjällets grid är tillräckligt fin. En grövre grid, med mindre än hälften så många element, ger en förändring av resultatet som är mindre än 0,1 %.
Innan 1800-böjen har en lång rak kanal använts vid simuleringen för att ge en stabil och utvecklad hastighetprofil. Längden 50=s/D (Sträckan/kanalens Diame-ter) har använts, och visat sig nödvändig för att på några procent när nå den slutliga hastighetsprofilen.
Simulering av 1800-böjen visar att påverkan uppströms före böjen är obetydlig vid -0,5 = s/D men tydlig vid 18 = s/D nedströms efter böjen1. Störningar, i form av böjar på luftkanalen, nära mätställen är ett vanligt problem vid installation, injustering och OVK av ventilationssystem.
Resultatet av det här arbetet visar, att osäkerheten vid en simulering av en 1800-böj är ojämnt fördelad. Den största osäkerheten är, inte helt oväntat, i slutet av böjen, där flödet avviker mest från det ostörda och symmetriska flöde, som finns efter en lång raksträcka.
I slutet av böjen har det simulerade resultatet bland annat svårighet att på ett riktigt sätt förutsäga, hur mycket högre hastighet flödet har i ytterkurvan än i innerkurvan. Det kan antas, att problemet är generellt, eftersom jämförelsen med simuleringarna från Luleå tekniska universitet (Nordin, 2005) ger ett resultat, som överensstämmer väl med resultatet i den här rapporten, trots att en annan
pro-1Se figur 4.7 på sidan 26.
KAPITEL 7. SLUTSATS gramvara, FLUENT, har använts. Dessutom har simuleringarna vid Luleå tekniska universitet gjorts med fyra olika beräkningsmodeller, som alla ger likvärdiga resul-tat. Även det beräknade felet, på grund av gridens täthet, har bedömts vara ungefär lika stort i den här rapporten och i jämförelserapporten.
Syftet med den här rapporten är att svara på, om man, för en given geometri, kan bestämma k-faktorn med hjälp av simulering med Comsol Multiphysics.
Slutsats: En simulering med Comsol Multiphysics av luftflöde genom ventila-tionsdon, för att därigenom bestämma k-faktorn för irisspjäll, ger ett fel2 på mellan 3 % och 10 %.
I 1800-böjen förekommer enstaka lokala fel på över 20 % och ofta fel över 5 % på den simulerade axiella lufthastigheten.
Slutsatsen blir att simulering eventuellt kan användas för irisspjäll utan kanal som böjer, men att ytterligare studier i så fall krävs. Vid kanal som böjer 1800 blir felen för stora, för att metoden ska vara praktiskt användbar.
7.1 Möjliga framtida studier
En tänkbar fortsättning på föreliggande studier är simuleringar, som kombinerar irisspjäll och krökar.
Även simuleringar av andra typer av ventilationsdon med redan undersökta da-ta är av stort intresse. Sådana dada-ta kan till exempel hämda-tas från ”Rapport om luftflöden genom ventilationsdon” (Dalsryd m.fl, 2009).
I vidare mening är det viktigt att studera, vilka geometrier, beräkningsmodeller och förutsättningar, som vid simulering ger tillförlitliga resultat och som konverge-rar. Dessa kan vara användbara vid konstruktion av ventilationsdon och även vid utformandet av hela ventilationssystem, där störningar från kanalböjar fortplantar sig och påverkar mätenheter. Nyttan av simulering är svårare att se vid till exempel injustering och kontrollmätning.
En integration av den axiella hastigheten över ett tvärsnitt av kanalen ger total-flödet, vilket bör vara lika vid godtyckliga tvärsnitt. Detta har kontrollerats vid simuleringen av 1800-böjen och gett gott resultat. Samma kontroll har inte kunnat göras med de praktiska mätningarna eftersom mätpunkterna inte är fördedelade över hela tvärsnittsytan. Men när man betraktar figurerna 4.11 4.15 (sidorna 30 -34) kan ögat förledas tro att totalflödet är olika vid simulering och praktisk mätning.
Detta vore intressant att studera närmare.
2Ett fel på 3 % går, i dessa sammanhang, att acceptera med tanke på gällande myndighetskrav, se kapitel 6.1.1. Ett fel på mer än 10 % gör att metoden inte är praktiskt användbar.
Kapitel 8
Referenser
• Dalsryd, E., Kedland, I. och Boldrup, J. 2009. Rapport om luftflöden genom ventilationsdon. Locum. Stockholm. ISBN 978-91-97 78 69-0-4.
• Svensson, A. och Johansson, P. 1998. Metoder för mätning av luftflöden i ventilationsinstallationer. T22:1998. Byggforskningsrådet, Stockholm. ISBN 91-540-58 27-9.
• Nordin, Frida. 2005. Development of New Nethod for Flow Computations in Vehicle Ventilation. Luleå tekniska universitet. 2005:110 CIV. ISSN: 1402-1617. ISRN: LTU-EX–05/110–SE.
• Comsol Multiphysics information- och hjälpsidor. (Elektronisk) Tillgänglig:
file:///afs/nada.kth.se/pkg/comsol/3.5/doc/multiphysics/wwhelp/wwhimpl /js/html/wwhelp.htm#href=amcfd.28.2.html. (2010-01-05).
• ERCOFTAC. 2010. European Research Community on Flow, Turbulence and Combustion Databas. The University of Manchester. (Elektronisk) Tillgäng-lig:
http://cfd.mace.manchester.ac.uk/cgi-bin/cfddb/prpage.cgi?04&EXP&database /cases/case04/Case_data&database/cases
/case04&cas04_head.html&cas04_desc.html&cas04_meth.html&cas04_data.ht ml&cas04_refs.html&cas04_rsol.html&1&0&0&0&0. (2010-02-22).
• PDC. Center for High Performance Computing. Kungliga Tekniska högskolan.
(Elektronisk) Tillgänglig:
http://www.pdc.kth.se/resources/computers/ellen/introduction. (2013-04-03).
• Lindborg, Erik. 2009. Institutionen för Mekanik, Kungliga Tekniska Högsko-lan. Personligt samtal 2009-04-01.
• Wallin, Stefan. 2009. Institutionen för Mekanik, Kungliga Tekniska Högskolan.
Personligt samtal 2009-04-20.
TRITA-MAT-E 2013:45 ISRN-KTH/MAT/E—13/45-SE
www.kth.se