中性大气环境湍流动能的自保持 | 附有算例下载

[李东岳]

@Hope 我看你这面的常数跟杨老师那面不一样。我在主贴中更新了杨老师的这几个参数。是说这几个参数要调整么？你们这面的这几个参数是哪里得来的？

您可以考虑下顶面边界条件、壁面剪应力这两方面的设置。

yang2009这篇文章引用了近400，按道理来说应该可以通过这一篇sci复现相关的结果。如果考虑这些影响就可以正确的话，sci里面应该有提及。我在想是不是某些因素我没关注到，忽略掉了。比如这两个，在sci里面有隐含的提及么

[Hope]

@李东岳 李老师，yang2009这篇sci论文里面我没看到有壁面剪应力的相关设置。由于这部分内容是我师兄做的，我先依据硕士论文解释您提出的几个问题，具体的我还需要再查证之后再给您回复。
硕士论文中引用的入流条件也是出自这篇sci文献，有出入的是壁面函数的粗糙高度取值，硕士论文中的粗糙高度是依据文献（Blocken et al. 2007, CFD simulation of the atmospheric boundary layer: wall function problems）计算所得：

壁面剪应力的取值是依据硕士论文中的一些假定提出的，而非yang2009中相关参数。

[李东岳]

@Hope 多谢多谢！我也研究研究。

[李东岳]

我还是在考虑这个问题。文章我没有时间太细的去查看细节了，我让一个学生去查看一下是否哪方面我还是设置的不到位。

[李东岳]

我在OpenFOAM里面植入了一个新的算法。我也把相关的内容更新在了《无痛苦NS方程笔记》。这个方法简称HW07，参考的是D.M. Hargreaves and N.G. Wright 2007，目前这一套方法计算出来的结果可以把k保持住。

[疏影横斜水清浅]

@李东岳 李老师你好，请问你这个保持住是指多大的距离，你在图中标的inlet、middle、outlet是多大的计算域？

[李东岳]

@疏影横斜水清浅 进口处，2500米处，出口处。一共5000米

[疏影横斜水清浅]

@李东岳 好的，了解了，谢谢李老师

[coolhhh]

@李东岳 在 中性大气环境湍流动能的自保持 中说：

@疏影横斜水清浅 进口处，2500米处，出口处。一共5000米

李老师，看杨老师论文中计算域尺寸比较小，与同济风洞实验室尺寸一致。有无可能是算的全尺寸，网格太粗糙导致结果不同

[Vortex]

能不能自保持，是要看壁面函数和入口能否协调的。我是用LES做大气边界层的。LES里跑预前模拟生成的流场就能让湍动能处处保持平衡。LES这边还有用入口生成方法的，但一般自保持不了，流体跑着跑着湍动能就会衰减，是因为壁面用的wall model和入口人工合成的流场不协调。

[李东岳]

@coolhhh 我Yang2009算的是Yang2009的算例，HW07算的是HW07的算例。我暂时还没有尝试用hw07的方法算yang2009，以及用yang2009的方法算hw07，这个过几天试一下...

[李东岳]

@Vortex 感谢分享，目前还没到LES那一阶段 :-) 下一阶段要上kOmega以及SST。LES估计要几个月后了。

[Vortex]

@李东岳 介绍个专门做ABL的code，叫LESGO (https://lesgo.me.jhu.edu/)，Meneveau大佬以前是拿它研究LES模型的。不稳定、中性、稳定的ABL都可以做，还能考虑科氏力。

[chszkc]

@Vortex 在 中性大气环境湍流动能的自保持 中说：

@李东岳 介绍个专门做ABL的code，叫LESGO (https://lesgo.me.jhu.edu/)，Meneveau大佬以前是拿它研究LES模型的。不稳定、中性、稳定的ABL都可以做，还能考虑科氏力。

想问一下LESGO有现成的考虑浮力驱动的求解器吗？

[Vortex]

@chszkc 有，解温度输运方程，求解器有植入。

[李东岳]

Yang2009.tar.xz

算例在这里

openfoam-9可以直接./Allrun运行。我是看不出什么bug了。但是结果对不上。希望各位大佬给看看

@coolhhh 直接给你发这了

[coolhhh]

@李东岳 收到，谢谢老师

[coolhhh]

@李东岳 李老师，算了您给的算例，计算结果跟您的结果一样，还没找到原因。但有以下问题：

1. blockMeshDict中把inlet和outlet设置成了wall，但都改为patch后，结果还是跟上面的计算结果基本一样，k偏差仍较大。

---

算例中blockMeshDict初始设置

convertToMeters 1;

vertices
(
    (0  0   0)
    (12 0   0)
    (12 1.8 0)
    (0  1.8 0)
    (0  0   1.8)
    (12 0   1.8)
    (12 1.8 1.8)
    (0  1.8 1.8)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (120 42 18) simpleGrading (1 4 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    top
    {
        type patch;
        faces
        (
            (3 7 6 2)
        );
    }
    inlet
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 4 7 3)
        );
    }
    outlet
    {
        type wall;
        faces
        (
            (2 6 5 1)
        );
    }
    bottom
    {
        type wall;
        faces
        (
            (1 5 4 0)
        );
    }
    sides
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 3 2 1)
            (4 5 6 7)
        );
    }
);

---

2. Yang2009中网格，第一层网格高度0.01m，增长率是1.06。simpleGrading (1 4 1)这个设置反算对应第一层网格高度为0.0197，网格增长率为1.034，计算Y+结果大约在300：

# y+ ()       
# Time        	patch         	min           	max           	average       
0             	bottom	3.602087e+02	3.602087e+02	3.602087e+02
0             	sides	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
100           	bottom	3.026569e+02	4.241725e+02	3.196787e+02
100           	sides	2.660222e-03	1.234693e+02	2.231677e+01
200           	bottom	2.978864e+02	4.241725e+02	3.151323e+02
200           	sides	2.712471e-03	1.696112e+01	7.879751e-01
300           	bottom	2.978864e+02	4.241725e+02	3.151323e+02
300           	sides	3.569842e-03	1.696111e+01	5.413341e-01
400           	bottom	2.978864e+02	4.241725e+02	3.151323e+02
400           	sides	1.932649e-03	2.113821e+01	6.643026e-01
500           	bottom	2.978864e+02	4.241725e+02	3.151323e+02
500           	sides	1.392717e-03	1.696111e+01	5.073163e-01

---

3. 尝试设置为simpleGrading (1 10.9 1)，网格总数不变，对应的网格和Yang2009中网格接近，第一层网格高度0.01m，增长率是1.06。计算的Y+数值在80左右，但计算结果还是跟上面的计算结果基本一样，k偏差仍较大。

# Time        	patch         	min           	max           	average       
0             	bottom	1.868099e+02	1.868099e+02	1.868099e+02
0             	sides	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
100           	bottom	1.598811e+02	2.174476e+02	1.701706e+02
100           	sides	2.192814e-02	1.108888e+02	2.684494e+01
200           	bottom	1.539062e+02	2.174475e+02	1.625827e+02
200           	sides	8.207370e-04	2.373603e+01	1.893065e+00
300           	bottom	1.537618e+02	2.174475e+02	1.625742e+02
300           	sides	4.922483e-03	8.914920e+00	7.251943e-01
400           	bottom	1.537618e+02	2.174475e+02	1.625742e+02
400           	sides	1.176434e-03	3.476801e+01	9.170413e-01
500           	bottom	1.537618e+02	2.174475e+02	1.625742e+02
500           	sides	3.049010e-03	8.458892e+00	7.410303e-01

---

4. Yang2009中，提到了SKE1和SKE2两种模型，并模拟对比。
   
   
   尝试根据式(25)和(26)把这两个k曲线画出对比，这两条曲线还是有挺大区别，但在原论文中两个工况的inlet结果看起来像是一样的
   

[coolhhh]

@coolhhh 在 中性大气环境湍流动能的自保持 | 附有算例下载 中说：

尝试设置为simpleGrading (1 10.9 1)，网格总数不变，对应的网格和Yang2009中网格接近，第一层网格高度0.01m，增长率是1.06。计算的Y+数值在80左右，但计算结果还是跟上面的计算结果基本一样，k偏差仍较大。

这里更正，计算的Y+数值大概在160左右

[李东岳]

@coolhhh 非常感谢非常感谢！

目前看起来无解了。Yang2017的kOmegaSST我也试了，基本也是类似的结果。抓不到头脑。

尝试根据式(25)和(26)把这两个k曲线画出对比，这两条曲线还是有挺大区别，但在原论文中两个工况的inlet结果看起来像是一样的

是的，类似的我也尝试过。Yang2017里面给出了两种进口，一种log，一种幂指数。俩种进口型线一样。但是我画出来也不一样，区别很大。

真是想不出来为啥了。你在国内么，留个地址，给你弄两个CFD记事本过去。