LES和RANS中,离散的对象是相同的吗?
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从最终方程来看,LES和RANS确实就是湍流应力的不同。虽然RNAS用的是时均,LES用的是滤波。但是最终表现只在湍流应力项。再通过将速度和湍流应力联系起来的时候,附加了大涡粘度。RANS和LES都存在大涡粘度,并且都需要模化。在LES中,大涡粘度和网格大小以及形变率有关。
从物理来看,LES和RANS的区别并不是粘度不同导致的。LES源自对NS方程进行滤波。RANS源自时均。在LES方程推导最开始最开始的时候,就引入了截止尺度。因此LES封闭的时候和网格是高度相关的。RANS封闭的过程中不需要截止尺度,因此和LES,DNS不同。RANS并不是网格依赖模型。
这里有几个图是LES和RANS模拟的,可以看出流场是非常不同的。明显RANS是经过时均的流场。也正如@showhand 提及的:
对于多数人,对于RANS和LES的误解来源于,它们的方程形式是极其相似的。如果仅仅从方程的形式,LES的Smagotinky模型仅仅相当于RANS中最简单的代数模型,那么LES又是如何能够取得比RANS更高的精度呢?回到你的问题,离散的时候离散的对象当然不一样,即使形式一样(使用RANS的代数模型和LES的Smagorinsky模型),它们也是本质上完全不同的东西。
所以通过降低粘度,RANS的结果会和LES相同这种说法非常具有挑战性。另外,湍流粘度应该是计算出来的(比如从k和e计算,或者LES中从劫持尺度等系数计算),计算中如何认为的降低粘度?
用的 RANS, 说把粘度调小了,就能获得与 LES 类似的效果
很有意思,which paper?
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@cfd-china
其中有个做法是加密网格!我不知道这会让网格无关性情何以堪。
但他也不是说RANS 算出的结果与LES相同。事实上,因为发动机的循环变动之前只能由LES捕捉到,而他用RANS捕捉到了。
原文在这
我传到网盘不违法吧?链接:http://pan.baidu.com/s/1jIwFeC2 密码:m569 -
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这篇文章主要强调的是 RANS turbulence model does not always yield an ensemble average result,而一般认为 RANS 模型得到的是系综平均后的结果,是“稳态”的。比如那个二维圆柱绕流的例子,他用的是标准 k-epsilon 模型,一般认为标准 k-epsilon 无法得到涡街(前一阵子群里的 Him 也曾这么说过),不过他这里通过加密网格,使用中心差分,模拟出了涡街。但是,这里有很多细节没有提及,比如边界是怎么处理的,y+ 是多少等。标准k-epsilon模型,应该是要求 y+ 在对数区的,如果他加密得过分了,y+ 到了层流底层,然后还采用了一些类似 enhanced wall treatment 这样的方法来处理边界(其实主要就是计算边界附近的湍流粘度),那他这个还能不能算是标准 k-epsilon 模型就要打问号了。
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我说用standard k-epsilon一般不能把vortex shedding算出来,是指:
1)用圆柱(不是正方形)
1)用y+>30
2)测试一个很广的Re
3)使用跟omega-based的模型一样的入口(或者使用fluent的默认值),
4)并且得把阻力升力还有频率算对如果只是几个Re刚好只是碰巧有漩涡出现,那么这个模型就不是用来计算脱离的一般模型。雷诺数高了,总是有机会算出几个不稳定的流场。
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虽然LES和RANS在思路上差别很大,但是LES求解的过滤方程和RANS求解的(时间)平均方程数学形式上却极为类似,亚网格应力和雷诺应力在数学形式上也是完全对应的。也就是说,如果写出了一个过滤/平均NS方程,而不对其进行说明的话,是无法判断对NS方程进行了过滤还是平均的。可能这就是题主所困惑的地方,因为物理上完全不同的东西居然在数学上有一样的形式,不能不说是一种巧合。同时,这也是一类新的湍流模拟方法的出发点,即混合RANS/LES方法,通过在流场的不同区域分别采用RANS和LES进行模拟,可以有效地在计算代价和模拟精度上达到平衡。
作者:朱辉
链接:https://www.zhihu.com/question/20886265/answer/36169331
来源:知乎
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Standard KE不能算出漩涡脱离,是因为此模型会产生stagnation point anomaly,导致的现象就是物体附近非常大的nut,因此不能产生正确的漩涡脱离。
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如果使用standard KE,计算二维流场,在某个高雷诺数下把Cd, Cl, St都算对,那么说明碰对了,意思就是好运。这并不能说明standard KE可以算对漩涡脱离。
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