请教:基于FLUENT的LES模拟算不出湍流原因
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万分感谢 @ibelief 提供的邀请码。
大家好,本人最近看到一篇方形管道流动的DNS文献,打算用LES方法重复该计算,发现自己设置的大涡模拟算不出湍流。
该计算例子是这样的,矩形管道x,y,z方向的距离分别为0.24×0.01×0.01m,(x方向进出口周期边界)流体的物性密度932kg/m3,动力粘度0.00045N·s/㎡,主流Re_H=6200,主流速度应该在0.3m/s左右。网格尺度1024×166×166,文献通过DNS确实算出了湍流。(另外文献给出壁面摩擦雷诺数Re_tau=405,Re_tau的特征高度是取的是管道边长0.01m)
然后我用LES模型重复上述计算,网格保持1024×166×166,壁面Yplus=0.1(第一层网格0.000008m), 主流Re_H也大约在6000左右,X方向进出口周期边界,计算出来的Re_tau=240(比文献中小一倍)。同时也流场和温度场都分层,看不出湍流,计算时间3s,按照流速0.3m/s,已经穿过至少3个0.24m周期了。(空间和时间离散都是二阶)除了上述情况外,小弟还有两个相关问题:
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Re_tau好多文章中计算用的特征长度是槽道的半高,但是我是按照槽道总高来计算的,我计算出来是240,如果按照半高也只有120,实验室同学说Re_tau=120,算不出湍流很正常,不知道这个说法是否正确?
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自己计算的Re_tau和文献给的Re_tau偏差2倍
烦请论坛CFDer指点!谢谢
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@yishanbb2018 recycle需要加入一个正弦扰动,就是rescale的步骤,不然没法生成湍流
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@yishanbb2018 具体怎么做,你可以搜一搜CHANNEL FLOW的文献,湍流边界层上对正弦扰动比较敏感,所以需要添加正弦扰动来生成湍流,还有一种方法就是用DNS的数据作为初始场,这样就自动发展成湍流了。反正不对湍流进行任何操作的话,肯定不对。
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@东岳 我个人觉得初始场加脉动只是为了计算加速。 我在计算中设置了周期条件,理论上充分发展,只要雷诺数不是太低只要充分发展就应该有湍流呀。
另外计算出来的Re_tau差了一倍
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@yishanbb2018
1.初始时刻要加扰动
2.不要用smagorinsky模型 -
@yishanbb2018
首先,网格分辨率要满足条件。fluent的话,建议展向z+在20左右,流向x+在40~60,垂直于壁面方向y+最小在1左右,然后增长率不要太大,采用icem里面的指数增长的话,增长指数最好在1.1或更小。
其次,边界条件要有湍流,采用周期性边界条件是可行的。
再有,初始场要有扰动,不然要算很久很久才可能出现湍流。fluent有提供一个非常好用的初始化流场工具,命令没记错的话,应该是solve/initialize/init-flow - instantaneous -
@yishanbb2018 楼主,请教问题解决了吗?能否分享一下,谢谢。
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@yishanbb2018 我感觉计算时间应该够了吧。你尝试过不同的亚格子模型吗?
还有一个问题,你是做时均特性研究,还是湍流结构研究呢? -
@yishanbb2018 这个时间挺长了。你检查过平均速度的Re达到参考数据的Re了么?另外还有一点个人经验是,利用fluent壁面第一层算出来的壁面切应力会和预期的值有一点差别,你可以取第三层的值对比看看。