Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the...

34
Ewald Fauster 1/34 05/06/15 Flow Simulation Trials Example 1: Rectangular Flat Plate, Single Point Injection Simulation details Type of process: RTM Geometry: flat rectangular panel, 100x200mm² (BxH) Injection gate: corner node Setting up the part geometry Tool: gmsh, version 2.8.5 Set up overall geometry with basic geometric elements (menu “Add Point, Straight Line”): Add surface to the geometry (menu “Add – Plane Surface”)

Transcript of Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the...

Page 1: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  1/34  05/06/15 

FlowSimulationTrials

Example1:RectangularFlatPlate,SinglePointInjection

Simulationdetails Type of process: RTM 

Geometry: flat rectangular panel, 100x200mm² (BxH) 

Injection gate: corner node  

Settingupthepartgeometry Tool: gmsh, version 2.8.5 

Set up overall geometry with basic geometric elements (menu “Add ‐ Point, Straight Line”): 

  Add surface to the geometry (menu “Add – Plane Surface”) 

 

 

Page 2: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  2/34  05/06/15 

Meshingthepart Tool: gmsh, version 2.8.5 

 

Set meshing size (menu “Tools – Options”, select “Mesh”, tab “General”): 

  

Create 2D mesh (menu „Mesh – 2D“): 

 

Page 3: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  3/34  05/06/15 

Datatransfer Tool: LIMS, version 5.0.7, command line 

Commands: 

o SETINTYPE “GMSH” 

o READ 

Choose .msh‐file exported through gmsh 

o SETOUTTYPE “DMP” 

o WRITE 

Choose filename of .dmp‐file to export 

Runningtheflowsimulation Tool: LIMS, version 5.0.7, GUI 

 

Set fluid viscosity (menu “Global – Set Viscosity”): 

 

 

Set permeability (menu “File – Options”, tab “Default Values” ): 

  

Set injection gate (menu “Node – Set Gate”) : 

Page 4: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  4/34  05/06/15 

 

Specify injection type and quantitative value: 

  

Run simulation (menu “File – Run Simulation”) and analyze filling time characteristics: 

   

 

Page 5: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  5/34  05/06/15 

Meeting1‐QuestionsandAnswers:

QuestionsonSoftwareTools: Gmsh: 

o . What are physical groups used for? 

Physical groups are regions of identical physical properties, 

e.g. fiber volume content, permeability values 

Properties could be but are not directly transferred from GMSH to LIMS! 

o . What is the difference between elementary entities and physical groups? 

Raw “dummy” geometric elements vs. regions with physical properties 

o . What about the mesh types? 

Work with standard triangular meshing, eventually refine by splitting 

o . What about the meshing options? 

Functionality unclear!  

  2D elements should work 

3D elements (“bricks”) rather not 

 

LIMS command line: 

o What is the effect of using “SETINTYPE” 

“Open File Dialog” is not adapting? 

o What is the effect of using “SETOUTTYPE” 

“Open File Dialog” is not adapting? 

LIMS GUI: 

o . Opening files seems to be restricted to root directories, e.g. “C:\”, “D:\” ? 

Work with “Favorites” 

o . Simulation display speed seems to be affected by mouse activity? 

It is as it is! 

 

Page 6: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  6/34  05/06/15 

QuestionsonSimulationExamples: How to address the tutorial example (flat RTM plate with quarter circle injection region) in 

terms of: 

o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region? 

(a) work with a single quadratic region, or 

(b) add two additional points and define a separate quarter‐circular region 

injection region will be represented more closely 

o . setting the injection gate in the quarter‐circular region? 

(a) select a couple of points next to one corner 

zhis might be a bit imprecise! 

(b)work with two regions and specify particular properties 

o . 2D or 3D? 

Work with 2D geometry unless 3D is really needed due to geometry issues 

or varying material properties 

  How to address the transverse permeability characterization cell simulation published by 

Scholz et al.: “Measurement of transverse permeability using gaseous and liquid flow”. 

o Geometry? 

o Meshing? 

o Material Properties? 

 

 

Page 7: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  7/34  05/06/15 

Example2:QuadraticFlatPlate,QuarterCircularInjectionRegion

Prepareflowsimulation Tool: LIMS, version 5.0.7, GUI 

Select elements of quarter circular injection region (Toolbar “Select&Cover”, choose “Element” + “Lasso”): 

 

Create a region (menu “Element” –“Create Region”) 

 

   

Page 8: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  8/34  05/06/15 

See an overview of all regions specified (menu “LimsTools” – “RegionManager”) 

 

Set material properties on the elements region (menu “Element” – “Material Properties”), e.g. fiber volume fraction or (anisotropic) permeability characteristics: 

 

   

Page 9: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  9/34  05/06/15 

Runflowsimulation Set injection gate on the nodes region (menu “Node – Set Gate”) : 

  Run simulation (menu “File – Run Simulation”) and analyze filling time characteristics: 

o Results with isotropic permeability settings (kxx = kyy): 

 

o Results with anisotropic permeability settings (kxx = 10 kyy): 

 

Page 10: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  10/34  05/06/15 

Example3:TransversePermeabilityCharacterizationCell,2007

Settingupthepartgeometry Tool: gmsh, version 2.8.5 

 

Dimensions of the geometry (estimated from figure in the paper: Scholz et al.: 

“Measurement of transverse permeability using gaseous and liquid flow”): 

o Segments along flow direction: 0.02 / 0.03 / 0.02m 

o Segments in horizontal direction: 0.04 / 0.03 / 0.10 / 0.03 / 0.04m 

  

Set up overall geometry with basic geometric elements (menu “Add” – “Point”, “Straight 

Line”, “Plane Surface”), work with two additional points along the long edge of the central 

rectangular region in order to prevent unwantedly large meshing elements there: 

 

Meshingthepart Tool: gmsh, version 2.8.5 

Add 2D mesh, decrease element size using „Refine by Splitting“ (2x): 

 

 

Page 11: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  11/34  05/06/15 

Datatransfer Tool: LIMS, version 5.0.7, command line 

Commands: 

o SETINTYPE “GMSH” 

o READ 

Choose .msh‐file exported through gmsh 

o SETOUTTYPE “DMP” 

o WRITE 

Choose filename of .dmp‐file to export 

Prepareflowsimulation Tool: LIMS, version 5.0.7, GUI 

 

Clear results (menu “Global” – “Clear Results”): 

 

 

Set fluid viscosity (menu “Global – Set Viscosity”): 

 

 

   

Page 12: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  12/34  05/06/15 

Create regions: 

o 1 x reinforcing material (central rectangular region) 

o 2 x injection nodes (lower left and right nodes) 

1 x injection nodes (united) 

o 2 x injection gates (lower left and right rectangular regions) 

1 x injection gates (united) 

o 2 x vent (upper left and right rectangular regions) 

1 x vents (united) 

 

Set material properties for reinforcing material 

o Fiber volume content: 50% 

o Permeability: anisotropic, kxx = 1E‐11 m2, kyy = 1E‐13 m2  

Set material properties for injection region 

o Fiber volume content: 10% 

o Permeability: isotropic, 1E‐1 m2  

Set material properties for vents 

o Fiber volume content: 10% 

o Permeability: isotropic, 1E‐1 m2  

   

Page 13: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  13/34  05/06/15 

Set injection gate on the nodes region (menu “Node – Set Gate”) : 

 

Runflowsimulation Tool: LIMS, version 5.0.7, GUI 

 

 

 

Page 14: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  14/34  05/06/15 

Meeting2‐QuestionsandAnswers:

QuestionsonSoftwareTools: Gmsh: 

o . How to realize a 2D mesh with rectangular elements? 

Check documentation! 

Play with meshing options: 

  Lego: 

o . What to expect after running lego.exe? 

Tool seems to get stuck … 

 

Specification of input and output file required! 

Check help file “lego.chm” for further details 

LIMS GUI: 

o . Menu “Elements” – “Material Properties” is not opening when selecting a group of 

elements? 

Take care of selecting just one group of elements (1D, 2D, …)!!! 

o . Are regions stored in the .dmp files? 

After re‐loading a .dmp‐file, regions seem to have been cleared… 

Regions are not stored in the .dmp‐files, but in the .zon‐files! 

Choose automatic saving and loading in the options dialog! 

o . Menu “Elements” – “Material Properties” 

What does “fb” and “pr” stand for in the drop down menu of “Volume 

Fraction”? 

fb … fiber, i.e. fiber volume content 

pr … porosity 

 

Page 15: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  15/34  05/06/15 

o . What about setting anisotropic material properties? 

After setting anisotropic properties and reselecting an element of the 

region, “Isotropic Material” is indicated, whereas anisotropic (different from 

the ones originally set) are displayed, partially grayed out … 

By selecting the menu entry “Element” – “Material Properties”, the 

user is asked to assign new parameters, i.e. the default settings for 

new parameters are displayed (isotropic, kxy and ky grayed out, …) 

  When displaying the parameters currently set for a specific element 

(menu “Select/Cover” – icon  ), the permeability values are shown 

with respect to the local coordinate system of the element, e.g.: 

  Are these to be understood as local permeability values, i.e. 

permeability values of the particular FEM elements? What about the 

local coordinate system? 

The local coordinate system is defined as follows: 

o Point of origin: in the first node of the element 

o x‐axis: in the direction of node 1 to node 2 

o y‐axis: orthogonal to the x‐axis, such that the x‐coordinate 

of node 3 is positive 

Page 16: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  16/34  05/06/15 

o . How to represent vents? 

There is no direct way of integrating a vent as it is possible for injection 

gates 

However, there are a couple of alternatives, which are used depending on 

the actual task: 

1. manually specify the properties of 1D elements at the desired region 

of the vents with (a) low cross‐section and (b) high permeability 

2. define the region as an injection gate with a significantly lower 

injection pressure as the “real” injection gate, followed by setting 

the type of the gate to value “5” (instead of “1”), which represents 

the behavior of a vent 

3. integrate the vent region with a significantly higher size, such that it 

takes a rather long time for it to be filled without reaching a border 

4. stop the simulation with the restriction “run until node is reached” 

and select a node at the vent region, however this might cause the 

simulation to stop before fully completed … 

Is it a good alternative to use 2D elements with very low fiber volume 

content and very high permeability, respectively? 

See option (3) above … 

o . How to represent distribution media? 

Region of very high permeability values? 

Modify properties of 1D elements along the border underneath the 

reinforcement with: 

o Low cross‐section 

o High permeability 

 

Page 17: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  17/34  05/06/15 

QuestionsonSimulationExample2: . What is the impact of setting the properties of the 1D border elements such that they 

“truly” represent a border, i.e. low cross‐section, compared to the flow behavior with the 

default settings on the 1D elements, i.e. rather high cross‐section? 

o Results with isotropic permeability settings (kxx = kyy = 10‐11): 

 

o Results with anisotropic permeability settings (kxx = 10‐10, kyy = 10

‐12): 

 

 

 

Page 18: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  18/34  05/06/15 

QuestionsonSimulationExample3: . Impact of meshing on the flow simulation results? 

o If the meshing is selected finely enough, there should not be an impact of the 

chosen meshing (triangular, quadratic elements) on the results 

o In case of strongly anisotropic properties, e.g. in‐plane vs. transversal permeability 

values, the mesh should be chosen such the element dimension ratio reflects the 

ration of the anisotropic property, e.g. rectangular mesh with appropriate aspect 

ratio 

. What is the reason for the flow front being kind of blocked along the top border of the 

central region of reinforcement before entering the vent zone? 

 o The border of the region is represented by 1D elements, whose properties have not 

been modified by the user 

o Without manually changing the properties of these 1D elements (permeability, 

cross‐section), the default properties are used 

o These default properties are given as to represent omega‐tubes, i.e. with a rather 

high value for the cross‐section, high permeability, 0% fiber volume content 

o This volume of the 1D elements needs to filled, the flow being limited through the 

reinforcement, where the fluid has to flow through, i.e. it takes some considerable 

time for the fluid to fill the 1D elements before filling the vent regions! 

. How to overcome this? 

o Manually set the properties of the 1D elements with: 

High permeability 

Low values for the cross‐section 

   

Page 19: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  19/34  05/06/15 

Re:Example3:TransversePermeabilityCharacterizationCell,2007

Flowsimulationtrial1:o Run 1 – properties of reinforcement: 

f:  50% 

kxx:  1E‐11 m2  kyy:  1E‐13 m2 

o Run 1 – properties of 1D border elements: 

f:  0% 

k:  3E‐08 m² 

A:   8E‐07 m² 

o Run 1 – results of flow simulation: 

(C:\Users\Engineer\Desktop\2014_11_DrumImpregnation_SABIC_CCM\FlowSimulation\WorkingFiles\testFlowSimu

lation_03_TransversPermeabilityCell2007_V2_res4.dmp) 

Race tracking! 

 

Flowsimulationtrial2:o Run 2 – properties of reinforcement: 

f:  50% 

kxx:  1E‐11 m2  kyy:  1E‐13 m2 

o Run 2 – properties of 1D border elements: 

f:  0% 

k:  1E‐11 m² 

A:   1E‐11 m² 

o Run 2 – results of flow simulation: 

(C:\Users\Engineer\Desktop\2014_11_DrumImpregnation_SABIC_CCM\FlowSimulation\WorkingFiles\testFlowSimu

lation_03_TransversPermeabilityCell2007_V2_res5.dmp) 

Homogeneous 1D filling behavior! 

 

Page 20: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  20/34  05/06/15 

Flowsimulationtrial3:o Run 3 – properties of reinforcement: 

f:  50% 

kxx:  1E‐12 m2 

kyy:  1E‐13 m2 o Run 3 – properties of 1D border elements: 

f:  0% 

k:  1E‐12 m² 

A:   1E‐12 m² 

o Run 3 – results of flow simulation 

(C:\Users\Engineer\Desktop\2014_11_DrumImpregnation_SABIC_CCM\FlowSimulation\WorkingFiles\testFlowSimu

lation_03_TransversPermeabilityCell2007_V2_res6.dmp) 

Clearly Non‐1D filling behavior! 

 

 

 

Page 21: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  21/34  05/06/15 

WorkingwithLEGO

GeneralInformation LEGO is a simple data converter, it is to be invoked through command line according to: 

 

LEGO infile.def outfile.dmp [tolerance] 

 

with the parameters: 

o infile.def   … geometry definition file 

o outfile.dmp  … output file holding the meshing of the input geometry, 

  readable from LIMS and LIMS UI 

o tolerance  … optional value specifying how close nodes need to be to one  

  another in order to be merged by LEGO, default value: 1E‐04 

 

The geometry definition file contains a sequence of blocks. There are several types of blocks 

representing 1‐, 2‐ or 3‐dimensional geometric elements: 

o 1D: Bar, 

o 2D: Quad, Triangle and Pie, 

o 3D: Brick. 

 

By running LEGO, these blocks will be uniformly meshed (as far as possible)  

Blockdefinitionconventions: Definition of a 1D bar element: 

 

Definition of a 2D quad element: 

 

For further information, see documentation file: lego.chm 

Page 22: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  22/34  05/06/15 

Example1:Meshingofaquadraticplategeometry Dimensions: 

o X‐dimension:   0.1m 

o Y‐dimension:   0.1m 

o Z‐dimension:   0.01m 

o Number of nodes:   10 (along x‐direction) x 5 (along y‐direction) 

Properties: 

o f:  50% 

o kxx:  1E‐12 m2 

o kxy:  0 m2 

o kyy:  1E‐12 m2 

Geometry definition file: 

 

Output (meshing) file – opened in LIMS GUI: 

 

Page 23: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  23/34  05/06/15 

Example2:Meshingofatrapezoidalplategeometry Geometry definition file: 

 

Output (meshing) file – opened in LIMS GUI: 

 

 

Page 24: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  24/34  05/06/15 

Example3:Meshingofthe“transversepermeabilitycharacterizationcell”geometry

Injection gates: 

o X‐dimension:   0.1m 

o Y‐dimension:   0.1m 

o Z‐dimension:   0.01m 

o Number of nodes:   5 (along x‐direction) x 10 (along y‐direction) 

o f:  10% 

o kxx:  1E‐1m2 

o kxy:  0 m2 

o kyy:  1E‐1m2  

Vent regions: 

o X‐dimension:   0.1m 

o Y‐dimension:   0.3m (quite long, in order to ensure complete filling) 

o Z‐dimension:   0.01m 

o Number of nodes:   5 (along x‐direction) x 20 (along y‐direction) 

o f:  10% 

o kxx:  1E‐1m2 

o kxy:  0 m2 

o kyy:  1E‐1m2  

Reinforcement: 

o X‐dimension:   0.9m 

o Y‐dimension:   0.1m 

o Z‐dimension:   0.01m 

o Number of elements:   45 (along x‐direction) x 10 (along y‐direction) 

o f:  50% 

o kxx:  1E‐12m2 

o kxy:  0 m2 

o kyy:  1E‐13m2  

Setup of the geometry definition file 

o 2 quads representing the injection gate regions 

o 2 quads representing the vent regions 

o 1 quad representing the reinforcement 

 

   

Page 25: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  25/34  05/06/15 

Geometry definition file: 

 

Output (meshing) file – opened in LIMS GUI: 

Page 26: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  26/34  05/06/15 

Running the flow simulation: 

 

Example4:Meshingofthe“transversepermeabilitycharacterizationcell”geometrywithdistributionmediaadded

Setup of the geometry definition file 

o 2 quads representing the injection gate regions 

o 2 quads representing the vent regions 

o 1 quad representing the reinforcement 

o 1 bar representing the distribution media 

 

Injection gates: 

o as in Example 2  

Vent regions: 

o as in Example 2 

 

Reinforcement: 

o as in Example 2 

 

Distribution media: 

o X‐dimension:   0.9m 

o Number of elements:   45 (along x‐direction) 

o f:  0% 

o k:  1E‐11m2 

o cross‐section:   1E‐1m2 

 

Fluid viscosity:  100mPas 

 

 

 

Page 27: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  27/34  05/06/15 

Geometry definition file: 

 

Output (meshing) file – opened in LIMS GUI: 

 

Page 28: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  28/34  05/06/15 

Running the flow simulation: 

 

Meeting3‐Discussion: Meshing with LEGO 

Flow simulation trials with triangular‐shaped elements made with GMSH 

Flow simulation trial with the quad‐element meshing made with LEGO 

Meeting3‐Questions: Meshing: 

o . Differences in the results with triangular‐shaped and quad elements? 

Possibly an effect of the meshing 

Try refining the triangular mesh and re‐run the simulation ‐ if changes occur, 

the original triangular mesh has been chosen too coarse 

 

Rerunning the simulation shows change in results: 

 

 

 

Page 29: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  29/34  05/06/15 

 

o Comparison of results: 

Coarse triangular mesh (GMSH): 

 

Refined triangular mesh (GMSH): 

 

Rather coarse quad mesh (LEGO): 

 

Conclusions: 

Even though the ratio of permeability values is 1:10, the simulation 

run with a coarse triangular mesh shows a (half‐)circular flow front 

advancement. 

Effect of meshing obvious, as rerunning the simulation after refining 

the mesh with a factor of 2 (4 times as much elements) gives results 

showing more a reasonable elliptical flow front advancement. 

Simulation run with refined mesh gives similar results as with quad 

elements (mesh size ratio 2:1) meshing. 

Page 30: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  30/34  05/06/15 

 

o . Aspect ratio of element dimensionality vs. aspect ratio of permeability values: 

 

Why is there a quadratic relation? Explanation based on physical units? 

Is there a relation to the permeability computation algorithm published by Chan and 

Hwang, which makes use of a transformation from anisotropic system to isotropic 

situation? 

When deriving the Laplace‐type ODE from the pressure distribution in an 

anisotropic material (a Non‐Laplace‐type ODE), make use of dimensionless 

units and choose the scaling factors such the derivation works out: 

 

;  

   

Page 31: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  31/34  05/06/15 

FlowSimulationswith3DGeometryData

Example1:Meshingofacuboid Definition of a 3D brick element: 

 

Outer dimensions and corresponding number of meshing elements: 

o X‐dimension:   0.4m  11 

o Y‐dimension:   0.3m  15 

o Z‐dimension:   0.1m  15 

 

Preform properties: 

o f:  50% 

o kxx:  1E‐12 m2 

o kyy, kzz:  1E‐13 m2 

o kxy, kxz, kyz:  0 m2 

 

Fluid viscosity:  100mPas 

 

Geometry definition file: 

   

Page 32: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  32/34  05/06/15 

Location of injection gate (central to bottom x‐y‐plane): 

 

Running the flow simulation: 

   

Comments: 

o strongly elliptical flow front advancement along x‐y‐plane 

ratio of permeability values 10:1 

o rather hemispherical flow front advancement along y‐z‐plane 

ratio of permeability values 1:1 

 

Page 33: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  33/34  05/06/15 

Meeting4‐Questions: 3D visualization: 

o . How to change visualization options? 

Menu “View” – “Clipping” 

Menu “File” – “Options”,  identical with menubar “Mesh‐Display” and    

Data scaling 

Orthotropic/Perspective projection 

 o . How to visualize a cross‐section of a 3D object, e.g. the cuboid of example 1? 

Within LIMS: use “Clipping” functionality 

 

o . Alternative visualization options? 

TecPlot … commercially available visualization tool for simulation output 

data (free trial version available) 

GMSH  … free software tool 

 

o . How to visualize simulation results with GMSH? 

When starting the simulation in LIMS (menu “File” – “Run Simulation”), 

choose “Edit Script”, which opens the simulation task file (file type: .lb) 

Change line SETOUTTYPE "dump” to SETOUTTYPE "gmsh"  

Change filename of output file: WRITE "filename.msh" 

Page 34: Flow Simulation Trials - Sites.Udel.Edu · Flow Simulation Trials Example 1: ... How to address the tutorial example ... o . meshing with gmsh – plate and fluid injection region?

Ewald Fauster  34/34  05/06/15 

Open “filename.msh” file with GMSH 

  

o . How to modify visualization parameters n GMSH? 

Menu “Tools” – “Options” … projection mode 

Menu “Tools” – “Visibility” 

Menu “Tools” – “Clipping”