Cd计算不准的问题-LES-Re3900-三维圆柱绕流-pisoFoam



  • @yhdthu 您好,这种涡结构如何输出呢?是什么物理量呢?



  • @random_ran 再次打扰了,我想做一下尾部三维的涡结构,可是为什么创建contour等值面时,contour by后面的选项只有压力P和nut,并没有后来vorticity命令计算出来的变量vorticity,vorticity只能以云图的形式出现,我需要怎样创建wake的结构呢?



  • @Regina 快去读读 @wwzhao 的博客,超详细的!



  • @random_ran 你好,我初步尝试使用dynamic K Eqn对Re=2e5情况下的D=1m三维圆柱绕流进行了计算,计算了25个周期,但是升阻力系数曲线始终没有出现任何明显的周期现象,甚至Cd出现了负值,Cd,Cl频谱曲线也十分混乱,
    02971d2b-97a8-4249-99e4-6f73b7ee7f55-image.png
    经过初步检查,我认为有以下几种可能:
    1,计算时长过短
    2,离散格式设置有误
    3,Z方向节点过少
    请问您在调试过程中是否遇到同样的问题,是怎样解决的?如果没有,您对解决这一问题有何建议与意见?先行谢过!
    计算域如下
    3b735d1b-c461-4e1c-a703-a07fdfec1a53-image.png
    近壁核心区是一个4D*4D的矩形,进口到中央矩形的距离为5D,出口到中心矩形的距离为11D,两侧距离中心矩形距离都是3D。
    近壁核心区的布置如下图
    b8796c98-ea25-4ee9-9b38-b7a6871dd326-image.png
    离散格式如下
    f947050d-d12f-4e1b-9914-d9b6f00b1b13-image.png
    边界条件如下
    99f56691-59aa-4bf9-b62a-a77716d885ca-image.png



  • @流散然

    我曾尝试过用 dynamic k-eqn 子网格,也出现了负 Cd 的情况。

    我是把计算域从方形改成了圆形之后,Cd 就再也没出现过了。 相对于矩形计算域,圆形计算域的控制参量要少很多。本来临界雷诺数下,流场性质就非常受微小波动的影响,所以要尽可能减少无关因素的影响。

    • 时间步长过短,按道理讲应该是更准确,但我也遇到过减小时间步长,反而出现更大的误差,而原因也非常不好去找;
    • 离散格式的问题,我没看出啥问题,或许论坛中其它人能看出些什么;
    • 展向, 一般 πD,但是节点数还要看你 2D 网格,比如 Cheng, W. et al. (2017) TABLE 2 Case S7 的网格 2048 x 512 x 192 (周向 x 径向 x 展向), 总网格数 201326592;

    如果你的计算资源不够, 可以试试 DES 家族 (DDES,IDDES)。

    参考资料: Cheng W, Pullin DI, Samtaney R, Zhang W, Gao W. 2017. Large-eddy simulation of flow over a cylinder with from to : a skin-friction perspective. J. Fluid Mech. 820:121–58



  • @random_ran
    这么短感谢您在这么短的时间内,给出如此详细的答复,但是我还有几点想要和您详细讨论下:

    • 1,更正,上次提问中我误将“计算时长”打为“计算步长”,我实际想要问的是,我总共只计算了25个周期,负Cd是否与计算时间长短有关。

    • 2,在您的论文中,我注意到您在近壁使用了Spalding的壁面函数,我想问下您的壁面函数是在nut文件中设置的么?使用壁面函数后,近壁y+为多少,周向节点与展向节点有是否需要相应的做出调整?

    • 3,我想和您确认下圆形网格的划分,您是边界条件是这样设置的么?
      5ea8e6db-27b8-452a-a4a4-b725b19c680d-image.png

    • 4,使用dynmaic kEqn模型的时候k的初始值应当怎样设定?对计算结果有何影响?我虽然知道k是亚格子动能,但是不知道如何在inlet处设置,我现在在出口处暂时使用fixedValue格式的湍动能作为替代。

    • 5,我注意到您在论坛中发过如下帖子
      501d0d42-84a0-4c9e-bdf8-bfd213a6a768-image.png
      我查找了4.1的dynamickEqn的头文件
      3812ba51-e4ec-46cf-a127-809d942be39c-image.png
      通过对比论文我确认了OpenFOAM中源代码与头文件中声明的模型一致
      但是您在论文中使用的LES为
      9818ed0c-687b-456b-9a61-1da95b42f238-image.png
      您在毕业论文中更换湍流模型的原因是什么?是因为计算结果的好坏么?还是其他的原因?

    参考文献:Kim, W.-W., & Menon, S. (1995). A new dynamic one-equation subgrid-scale model for large eddy simulations. In 33rd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.



  • @流散然

    1. 负 Cd 肯定是什么地方不对。原因的话,网格的设计,计算时间步长都会有影响的。我自己的经验是网格影响的更厉害。
    2. 我做的模拟中有 LES (Re3900),剩下的是用的 DDES。 湍流粘度我是从摩托车那个算例直接考过来的,没有做调整。我之前的数据都已经打包起来了,但用的很暴力的打包方法,导致现在拆包的时候,时间比较长,耐心等待一下,我再确认一下
    3. 就是这种计算域, 2D 用 ICEM 画 然后 拉伸成 3D
    4. 同样,参考摩托车算例。 我用的是 turbulentInlet,考虑到 Re 的数量及;我有做过类似敏感性的测试,发现均值参数受影响不大。 我用的应该是 one equation eddy-viscosity model 不是 dynmaic kEqn
    5. 那个帖子中是我的试算,应该不是最终的计算。 换湍流模型的目的很简单:计算资源不够做 LES。

  • CORE 网格教授 OpenFOAM教授 管理员

    60000点击,感觉这个帖子的内容可以出本书咯 :chouchou:



  • @random_ran
    再次对您详细认真的回复表示感谢,我现在在使用二维的圆形网格计算(虽然根据我使用dynamic kEqn进行二维计算的众多经验来看,这不可能有什么好结果),因此,暂时没有新的计算结果与您讨论,仅就以下三点和您进行讨论:

      1. 您是否做过turbulentInlet对脉动值的影响的测试?尤其是对于Cd’
      1. 您能简略的说下one equation eddy-viscosity model和dynmaic kEqn的相同与不同之处么?
      1. 您说您的计算资源不足以进行LES计算,但是我看到您有在本帖的计算中说过您曾经使用144核和96核进行计算,这里指的是物理核心,还是线程(逻辑核心)?我在您的论文种看到您也做了Re10e5左右的算例,但都使用的是DES,一百余核也不足以支撑在Re10e5左右的LES计算么?


  • @流散然

    1. 可以参考一下我的数据,可以自己处理一下看看结果。

    2. 最明显的区别是 kEqn 的 Ck 是 0.094 而 dynamicKEqn 则是速度场做了过滤。

    +    //-kEqn           Ck_
    +    //-kEqn           (
    +    //-kEqn               dimensioned<scalar>::lookupOrAddToDict
    +    //-kEqn               (
    +    //-kEqn                   "Ck",
    +    //-kEqn                   this->coeffDict_,
    +    //-kEqn                   0.094
    +    //-kEqn               )
    +    //-kEqn           )
    +
    +
    +    //-dynamicKEqn    const volScalarField Ck
    +    //-dynamicKEqn    (
    +    //-dynamicKEqn        simpleFilter_(0.5*(LL && MM))
    +    //-dynamicKEqn       /(
    +    //-dynamicKEqn            simpleFilter_(magSqr(MM))
    +    //-dynamicKEqn          + dimensionedScalar("small", sqr(MM.dimensions()), vSmall)
    +    //-dynamicKEqn        )
    +    //-dynamicKEqn    );
    
    
    1. AMD Opteron(tm) Processor 6172 物理核心是12核。计算资源取决于你的需求,因为有太多的算例,对于我来说 LES 在这个雷诺数下是不够的。


  • @random_ran
    感谢您这么长时间以来的耐心解答与帮助,问题我已解决,所有的症结都出在边界条件上,这一方法适用于矩形网格和圆形网格。具体的细节我不太方便透露,如果您对此有兴趣的话,我们可以加下联系方式(邮箱或微信等皆可)具体的聊下
    最后再次对您一直以来的帮助致以诚挚的感谢,如果日后我因为算力不足转向DES,到时还请您多加指教!


 

Forest
Mountains