Waarom een STAR-CCM+ benchmark?

Femto’s hoofdactiviteit is het valideren van ontwerpen en het optimaliseren van de prestaties van systemen, structuren en producten met behulp van simulaties.  Het opsporen van fouten in het ontwerp voorafgaand aan fysieke testen kan leiden tot aanzienlijke kostenbesparingen. De effectiviteit van simulatietechnologie hangt af van hoe goed de simulatie overeenkomt met de werkelijke omstandigheden. Onze ervaring is dat ingenieurs erg nieuwsgierig zijn en soms op hun hoede zijn voor de soms black-box aard van simulatiesoftware. Om vertrouwen te krijgen in uw model en methoden spelen benchmarks een belangrijke rol.

Achtergrond

Het dambreukexperiment, zoals uitgevoerd door MARIN, wordt gebruikt als een testcase om het gedrag van water in een STAR-CCM+ CFD-simulatie te verifiëren. Het experiment bestaat uit een tank met een intrekbare deur waarachter zich een watermassa bevindt. Wanneer deze deur snel wordt ingetrokken zal het water door de zwaartekracht in beweging komen. Een driedimensionale simulatie is opgezet met STAR-CCM+ 2020.1 met dezelfde geometrie en startlocatie van het water als in de proef is gebruikt om het door STAR CCM+ voorspelde gedrag van het water te verifiëren.

The case

Het geval bestaat uit een reservoir met een lengte van 3,22 m en een breedte en hoogte van 1 m. Als begintoestand is het water aanwezig in een kubus van x = 2m (totale lengte van 1,22m), een breedte van 1m en een hoogte van 0,55m. Bij x = 0,67m is een doos aanwezig met een lengte van 0,16m, een breedte van 0,4m en een hoogte van 0,16m.

Op t = 0 komt het water vrij en kan het vrij naar de doos stromen. In het experiment wordt de druk gemeten op acht punten (P1-P8), waarbij vier punten zich op de achterkant van de doos bevinden en vier punten op de bovenkant van de doos. Voor de vergelijking worden alleen de punten 1 en 5 (P1, P5) gebruikt. De waterhoogte wordt gemeten op vier locaties in het experiment, voor de vergelijking worden twee locaties gebruikt, locatie 2 (op x = 1m, H2) en locatie 4 (op x = 2,66m, H4).

In STAR-CCM+ wordt gebruik gemaakt van het volume vloeistof (VOF) model met zowel water als lucht.

Resultaten

Op het interval 0,5s – 6,0s is de gemiddelde fout voor de waterhoogte op plaats 2 2,1%. De gemiddelde fout voor de druk op punt 1 is 2,1% op het interval 0,5s – 6,0s. De maximale gemiddelde fout wordt gevonden bij vergelijking van de druk op punt 5 met de gemeten druk. De gemiddelde drukfout op het interval 1,0s – 6,0s op punt 5 is 22,3%.

De eerste drukpiek treedt op hetzelfde tijdstip op als in het experiment, maar de druk neemt sneller af dan in het experiment. De tweede drukpiek (rond t = 4,5s) begint iets later dan in het experiment.

Conclusie

Er kan worden geconcludeerd dat er een goede vergelijking is tussen de resultaten van het experiment en de resultaten van de STAR-CCM+ simulatie. Als je dit bericht leuk vond en op de hoogte wilt blijven van ons werk, volg ons dan op LinkedIn, Twitter of Youtube. We waarderen elke abonnee, commentaar en thumbs up. Bedankt voor het lezen en bekijken van onze video’s!