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LES直流槽道边界层模拟,如何得到正则化速度u+以及正则化坐标y+?

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    coolhhh 神
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #34

    @学流体的小明 @李东岳
    很抱歉撒上面的getdata数据不小心搞错了,更正如下

    1. 先说结论,EugeneDeVilliers博士论文图5.5中6万网格的结果,是按照method1计算的。
      按照method1,$U_{\tau}=0.0079$,结果如下图所示。EugeneDeVilliers结果也是在粘性子层偏差较大,和method1计算结果基本一致
      u+ - y+.png

    2. tutorial算例默认设置结果:从0秒开始统计,结果更正如下:
      u+ - y+.png

    3. tutorial算例从1000秒开始统计,结果更正如下
      u+ - y+.png

    学流体的小明学 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
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    学流体的小明 神
    在 中回复了 李东岳 最后由 学流体的小明 编辑
    #35

    槽道湍流是无法一直流动下去的,它里面总会有耗散,所以需要施加驱动。
    施加驱动的两种方式本质上都是给一个压力梯度,稳定之后,压力梯度就平衡了壁面摩擦力。
    其实是这么来的:

    1959afe8-18ce-45e1-8206-0f7c65a9f830-9c197790f8b2d16fe0b0eafc7d86828.jpg

    也不是不能大、不能小,设置得大了,槽道流速增加,会达到新的平衡的。

    不能大、不能小。

    L 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #36

    做的真好,谢谢你的探索和分享
    所以EugeneDeVilliers结果也不是那么好,只是他没给出参考线😂

    1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 李东岳 编辑
    #37

    嗯,经过你们2个的验证,应该就是自带tutorials的问题了。

    另外压力梯度那个,我最近在方程里面加了科氏力,也是一个规规矩矩的槽道,只不过尺度非常大(大气层)。目前算出来的结果就是速度持续的在旋转稳定不下来,与类似压力梯度的效果类似,我深入研究下咋回事,看看你那个图能不能解释一下

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 李东岳 编辑
    #38

    http://dyfluid.com/boundaryFoam.html 我顺着这个里面的方程2,在y方向做积分,继续推了一下:

    $$
    \int\left(-\frac{\partial \tau_{xy}}{\partial y}\right)\rd y=-\int\left(\frac{\partial p}{ \partial x}\right)\rd y
    $$

    $$
    \tau_{xy}^h -\tau_{w}=-\tau_{w}=\frac{\partial p}{ \partial x}h
    $$

    所以充分发展的管道,如果壁面剪切力知道的话,应该这样给一个压力梯度。

    也不是不能大、不能小,设置得大了,槽道流速增加,会达到新的平衡的。

    对,应该是。:146: :146: :146: 还得持续学习啊!

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #39

    我最近在方程里面加了科氏力,也是一个规规矩矩的槽道,只不过尺度非常大(大气层)。目前算出来的结果就是速度持续的在旋转稳定不下来

    我发现添加压力梯度跟平均速度,在我这里还不太一样。添加速度的话,如果是x方向速度,因为科室力会产生旋转,x方向速度一直不变,但是y会增加,导致速度增加。压力梯度却没有。因为跟本帖关系也不大,我先研究一下,然后新开一个帖子讨论。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    李东岳李 1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 李东岳 被引用 于这个主题
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    在 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #40

    @李东岳 https://www.cfd-china.com/topic/6259/添加动量方程源项导致速度持续增加

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 学流体的小明学 学流体的小明 被引用 于这个主题
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    luofq-sysu
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #41

    @学流体的小明 感谢此贴,感谢几位的研究,解答了我的很多疑问。
    并请教:槽道流LES计算的入口inflow速度场影响大吗?
    因为我近期也开展了多个雷诺数Re180~5200的槽道流计算,但计算得到的壁面摩擦速度偏小(大约只有目标值的一半)。
    对比了一下你的channel1000案例文件,发现一个主要的差别是初始场0/U,看起来你是采用了一种生成脉动速度的入口条件吗?

    学流体的小明学 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 luofq-sysu 最后由 编辑
    #42

    @luofq-sysu

    并请教:槽道流LES计算的入口inflow速度场影响大吗?

    我的计算域没有入口出口之分,沿流动方向的两个边界都是周期性的边界条件,展向也是周期性的边界条件。所以无法回答你的问题。

    看起来你是采用了一种生成脉动速度的入口条件吗?

    是的,用的就是EugeneDeVilliers在他博士论文中提到的初始化槽道流流场的方法。

    L 1 条回复 最后回复
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    luofq-sysu
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #43

    谢谢。@学流体的小明

    我的计算域没有入口出口之分,沿流动方向的两个边界都是周期性的边界条件,展向也是周期性的边界条件。所以无法回答你的问题。

    我的算例也是周期边界的槽道流,其实应该是internalField初始场的影响。
    前面我采用的是uniform的初始速度场,计算湍流雷诺数远达不到目标值。最近按你算例的codeStream代码加入了初始脉动速度,计算雷诺数比较接近目标值了。
    以Re_tau=1000为例,我现在计算得到的雷诺数数值是910

    是的,用的就是EugeneDeVilliers在他博士论文中提到的初始化槽道流流场的方法。

    EugeneDeVilliers大佬的论文提到了这种湍流需要加入初始扰动才能发展,这个初始化方法也有一个 perturbU的开源代码。不过codeStream的实现更方便:146:

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  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #44

    最近按你算例的codeStream代码加入了初始脉动速度

    这个codeStream写的扰动,可以保证$\nabla\cdot\bfU=0$么

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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    luofq-sysu
    在 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #45

    这个codeStream写的扰动,可以保证$\nabla\cdot\bfU=0$么

    我只看到codeStream跟perturbU的代码是一致的,具体的公式在EugeneDeVilliers博士论文5.1.2章也能找到

    1 条回复 最后回复
  • 2 离线
    2 离线
    2019201300
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #46

    @学流体的小明 这个链接显示分享过期了,请问可以重新分享一下吗?

    学流体的小明学 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 2019201300 最后由 编辑
    #47

    @2019201300
    链接:https://pan.baidu.com/s/1vtoG3kSADjPy9HRJdCnERQ?pwd=9xnb
    提取码:9xnb

    2 1 条回复 最后回复
  • 2 离线
    2 离线
    2019201300
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #48

    @学流体的小明 好的谢谢。

    1 条回复 最后回复
  • C 离线
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    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #49

    @学流体的小明 大佬好,想问下当时你用方法三计算的时候,OpenFOAM中输出的wallShearStress,有三个分量。$\tau_w$计算是如何计算的,是取了$\tau_x$,还是$\sqrt{\tau_x^2+\tau_y^2}$,还是$\sqrt{\tau_x^2+\tau_y^2+\tau_z^2}$?

    方法三:
    通过paraview的filter - integrate variables - 查看 cellData,得到wallShearStress的和以及面积Area,计算固壁面上的wallShearStress平均值,再使用

    $$ {u_\tau } = \sqrt {\frac{{{\tau _w}}}{\rho }} $$

    计算摩擦速度$ {u_\tau }$。注意不可压缩求解器中没有密度,则认为$\rho=1$。
    结果是$u_{\tau } = 0.0066952$。

    李东岳李 1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #50

    @coolhhh 这个是$\tau_x$,只是管道壁面法向的剪切应力

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 李东岳李 李东岳 被引用 于这个主题
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    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #51

    @李东岳 李老师,后来我也按照这个公式计算,但$u_\tau$好像很难算得与理论值 $u_\tau=0.0079$ 一样大。

    $$ {u_\tau } = \sqrt {\frac{{{\tau _w}}}{\rho }} = \sqrt {\frac{{{\tau _x}}}{\rho }} $$

    李东岳李 1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #52

    @coolhhh 是不是模拟的结果不对?LES么

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #53

    @李东岳 李老师,模拟的平均风和雷诺应力还是准确的,但是$u_\tau$似乎是个很敏感的参数,网格、fvSchemes、fvSolution等设置对$u_\tau$结果都有影响,但平均风和雷诺应力总体区别不大。


    最近在模拟《Kim, Y., I.P. Castro and Z. Xie, Divergence-free turbulence inflow conditions for large-eddy simulations with incompressible flow solvers. Computers & Fluids, 2013. 84: p. 56-68.》这篇文章工况,论文中的$u_\tau$沿着计算域的时间和展向平均结果如下所示,是非常光滑的:
    1.png


    我模拟的时间和展向平均结果为:
    2.png


    就类似 @学流体的小明 的模拟结果,即使用方法三,求整个计算域底面的时间和空间平均wallShearStress,也很难与$u_\tau$理论值完全对应上,都有个很小的偏差,因此我的模拟结果不光滑,是很参差。一直在想是否$u_\tau$的计算方法不同导致的。

    方法三:
    通过paraview的filter - integrate variables - 查看 cellData,得到wallShearStress的和以及面积Area,计算固壁面上的wallShearStress平均值,再使用

    $$ {u_\tau } = \sqrt {\frac{{{\tau _w}}}{\rho }} $$

    计算摩擦速度$ {u_\tau }$。注意不可压缩求解器中没有密度,则认为$\rho=1$。
    结果是$u_{\tau } = 0.0066952$。

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