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Hallo,

ich möchte eine thermische Analyse eines Bauteils durchführen. Das Bauteil besteht aus mehreren Komponenten. Am Anfang der Simulation ist alles auf Umgebungstemperatur.
An einer Komponente soll geheizt werden, eine andere, nicht benachbarte Komponente wird auf Umgebungstemperatur gehalten. Die Heizung soll dann so gesteuert werden können, dass sich ein konstanter Temperaturunterschied einstellt.

Ich habe dazu auf ansys.net ein Beispiel eines PID-Reglers gefunden. Jedoch ist mir nicht klar, wie ich dieses Beispiel auf mein Problem übertragen kann. Wie wird bestimmt, welche Temperatur ich auslese?
Der "temperature-controlled heater" in vm159.dat im Verification Manual tut anscheinend ebenfalls nicht das, was ich möchte, da dort nur ein Ein- bzw. Ausschalten der Heizung möglich ist.

Gibt es die Möglichkeit, dass ich während der laufenden Simulation mit APDL die Last ändere? Wenn ja, wie?

Ich habe die ganze Zeit das Gefühl, etwas wesentliches Übersehen zu haben.
Danke schonmal für Hinweise und Lesetipps,
Uwe.

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Hallo,

Zitat:

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Gibt es die Möglichkeit, dass ich während der laufenden Simulation mit APDL die Last ändere? Wenn ja, wie?

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ja, dazu einfach mehrere Loadsteps definieren.

Viele Grüße simulmi

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Matthias Ulmer
Institut für Feinwerktechnik
Universität Stuttgart

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Die Aufgabenstellung scheint nicht eindeutig.

Zitat:

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An einer Komponente soll geheizt werden, eine andere, nicht benachbarte Komponente wird auf Umgebungstemperatur gehalten. Die Heizung soll dann so gesteuert werden können, dass sich ein konstanter Temperaturunterschied einstellt.

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Wenn die Umgebungstemperatur konstant ist, (sonst wär's ja keine), wird bei jedweder entfernter Heizung, an einer dritten Komponente im stationären Zustand sich eine konstante Temperatur einstellen.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Entschuldigung, ich habe natürlich die wichtigen Details vergessen.

Eine Skizze ist hier verfügbar: http://dl.dropbox.com/u/32772/skizze1.jpg

Durch Rotation um die y-Achse entstehen die wesentlichen Bauteile eines Absolutradiometers. Dieses dient dazu, die Gesamtstrahlung der Sonne zu messen. Es funktioniert vereinfacht folgendermassen:
Paralleles Sonnenlicht tritt durch die Öffnung mit definiertem Querschnitt oben ein und wird hauptsächlich auf der Spitze des Konus (roter Bereich) absorbiert. Dadurch, dass der Innenbereich mit einer spiegelnden schwarzen Farbe beschichtet ist, wird ein kleiner Teil gerichtet auf die Zylinderwand reflektiert und dort absorbiert. Weitere Reflexionen werden vernachlässigt. Die absorbierte Strahlung wird als Wärme in Richtung Heatsink transportiert. Dabei entsteht ein Temperaturunterschied zwischen T1 und T2, der mit temperaturabhängigen Widerständen gemessen wird. Mit diesen Werten steuert ein PID-Regler die Leistung an einer Heizfolie, die wiederum ebenfalls an der Spitze des Konus aufgeklebt ist.
Nun wird so geregelt, dass der Temperaturunterschied zwischen T1 und T2 konstant gehalten wird. Wenn nun ein Deckel den Eintritt von Sonnenlicht verhindert, wird viel geheizt, wenn der Deckel wieder geöffnet wird, wird weniger geheizt. Dies wird alle 30s gewechselt. Die Differenz der Heizleistung steht in direktem Zusammenhang zur Sonnenstrahlungsleistung. Um die Totale Solare Irradianz zu erhalten, wird noch mit einem Faktor skaliert, der im wesentlichen aus der Fläche der Öffnung besteht.
Edit: Konus und Zylinder bestehen aus Kupfer, der Wärmewiderstand aus 4301 Stahl, der Heatsink aus Kupfer.

Ich bin an der Heizleistung als Funktion der Zeit sowie den Wärmeverlusten an den einzelnen Oberflächen interessiert.

Ich habe mir vorgestellt, dass ich die eintretende Strahlung am besten durch einen table oder eine Funktion darstelle. Die gesamte Wärme auf dem Konus ist dann einfach die Summe aus der Wärme die von der Heizung kommt und der Wärme die aus der Strahlungsabsorption entsteht. Dadurch, dass die Eigenschaften der schwarzen Farbe und der Heizfolie recht genau bekannt sind, ist die Umrechnung von Leistung in Wärme einfach.

Was mir jedoch überhaupt nicht klar ist: Wie bekomme ich den PID-Regler eingebaut, und wie sage ich ihm, dass er die Temperaturen an T1 und T2 nehmen soll? Das bereits von mir erwähnte PID-Regler-Beispiel ist mir einfach nicht klar.

Wenn es eine Möglichkeit gibt, direkt mit APDL neue Lasten zu errechnen aus den Ergebnissen vorheriger Simulationsschritte, ist das natürlich viel einfacher. Ich hatte in meinem ersten Beitrag vergessen zu erwähnen, dass ich so etwas suche.

Besten Dank für die Hilfe,
Uwe.

[Diese Nachricht wurde von tuwe am 09. Feb. 2010 editiert.]

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Hallo tuwe

Um Regelungsaufgaben in Ansys zu lösen gibt es die CT-Toolbox von Cadfem. Es ist eine Makrosammlung mit den wichtigsten Elementen aus der Regelungstechnik. Frag mal bei Cadfem nach.

Grues Frank

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Hallo Frank,

vielen Dank für den Tipp. Jedoch habe ich weder auf cadfem.ch noch auf cadfem.de mehr Information gefunden als über ein längst vergangenes Seminar zum Thema "Gekoppelte Regelkreissimulation mit der ANSYS Control Toolbox".
Sonst habe ich mit allen sinnvollen Kombinationen der Begriffe Ansys, Cadfem, ct-toolbox und control toolbox gesucht und nichts brauchbares gefunden.

Allerdings ist es glaube ich sowieso so, dass diese Toolbox nicht über die ETH Zürich verfügbar ist, ich mich also nach einer anderen Lösung umschauen muss.

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Hallo Tuwe

Wenn du an der ETH bist kennst du sicher den Herr Maglie Pascal. Am Usersmeeting vor 2 Jahren hatte er einen Vortrag über Modellreduktion von Werkzeugmaschinen. Ich bin mir nicht sicher ob da auch noch ein Teil Regelungstechnik mit der Toolbox drin war.
Diese Toolbox ist eigentlich nur eine Makrosammlung. Ich weiss gar nicht ob diese kostenfrei ist?

Grues Frank

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regelung0.txt regelung1.txt regelung2.txt

Um eine Möglichkeit einer Regelung aufzuzeigen, habe ich das mal ausprobiert. Im Anhang finden sich die Quelltexte. Die ersten beiden dienen nur dem Programmierverständnis. Erst die letzte enthält eine Regelung. Diese kann aber sicherlich noch nicht befriedigen. (Es fehlt der D- und der I-Anteil.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Dass man innerhalb einer Schleife die Temperatur an bestimmten Punkten auslesen und damit die Last neu setzen kann ohne den Solver zu verlassen, habe ich nicht gewusst. So wird das ganze ja deutlich einfacher.
Die Quelltexte sind eine grosse Hilfe. Vielen Dank!
Den PID-Regler einzuprogrammieren sollte jetzt eigentlich nicht mehr das Problem sein. Wenn noch etwas unklar sein sollte, frage ich natürlich wieder nach.

Nochmal, vielen Dank euch allen für die Hilfe.

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