OpenFOAM: echt ons ding

We maken regelmatig gebruik van OpenFOAM, een open-source softwarepakket voor rekenmethoden gebaseerd op de eindige-volumemethode. Hoewel je je eigen numerieke oplosmethodes (‘solvers’) kunt bouwen, zijn er al een reeks verschillende solvers beschikbaar voor allerlei problemen op het gebied van vloeistof- en constructiedynamica.

OpenFOAM 11 van de OpenFOAM Foundation heeft modulaire solvers, die gekoppeld kunnen worden over meerdere regio’s in je rekendomein. Dit is vooral nuttig op het gebied van gekoppelde warmteoverdracht (‘Conjugate Heat Transfer’), omdat je de warmtevergelijking in een vaste stof kunt oplossen en deze kunt koppelen aan een willekeurige solver voor het vloeistofdomein.

Als voorbeeld hebben we gesimuleerd wat er gebeurt als je water van 90°C in een glas op kamertemperatuur (20°C) hebt, met andere woorden: een kopje thee! Hier koppelen we een solver voor warmtegeleiding in het glas aan een compressibele ‘Volume-of-Fluid’ solver voor het tweefasensysteem van water en lucht.

Zoals je zou verwachten, verwarmt het hete water de lucht erboven. Omdat de dichtheid van de lucht afneemt, zorgt de opwaartse kracht ervoor dat de hete lucht opstijgt. Tegelijkertijd wordt de warmte ook horizontaal geleid: zowel het glas als de lucht ernaast worden warmer. In feite wordt het glas al snel te heet om in je hand te houden… je kunt het beter aan de rand vasthouden! Bovendien neemt de dichtheid van het water toe naarmate het warmte verliest aan de buitenkant, wat er voor zorgt dat het koudere water naar de bodem zinkt. Al deze effecten zijn zichtbaar in deze film.

Als je vragen hebt over vloeistofstromingen en warmteoverdracht in jouw toepassingen, staan we klaar om je te helpen. Neem gerust contact met ons op, misschien kunnen we het bespreken… onder het genot van een kopje thee (of koffie) 🙂