简版NS方程用于CFD有完备性问题?这篇论文有看法
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看了一篇论文,观点非常新颖,认为NS方程用于CFD有角动量损失的缺陷。全文逻辑严密,有理论分析且给出解决方案。通过仿真计算,揭示传统方法损失了角动量,而新方法克服了角动量损失问题。甚至理论推导了传统方法角动量损失的大小,并且与数值仿真结果高度匹配!由于其观点挑战常识,因此发帖请教各高手鉴定。
1.理论依据
众所周知,相对于角动量,NS方程是平动量方程。那么在NS方程控制的流场里,如何确保流动是符合角动量守恒的呢。论文表示,经典理论是利用本构方程实现的:本构方程的建立条件就是,假定了无限小物质的表面是力矩平衡的。通过在NS方程的粘性项中引入本构方程,从而确保角动量的守恒(平衡的力矩不改变角动量)。
但是论文很快又指出,多数时候用于CFD的简化版NS方程,其中的本构方程在简化过程中被消去了。因此,简版NS方程不含本构方程,模拟出的流场是不满足角动量守恒定律的!
=========简化的NS方程2.解决方案
为了克服这个问题,论文在二维情况下给出了新解决方案,通过增加一个角动量方程以确保角动量守恒。具体方法此处省略。3.效果展示
论文做了简单的对比模拟计算。证明常规方法计算结果确实有力矩不平衡的问题(角动量不守恒),文中提供的新方法克服了这个问题,而且给出的流场分布有所不同。更让人惊奇的是,论文理论推导给出了NS方程流场残余力矩的大小(“等于粘性系数与流场涡环量的乘积”),与数值模拟结果符合很好!由于论文过于奇葩,特向各老师请教,如何评价这个论文。
论文链接在此 https://pan.baidu.com/s/1yrucFbevfpb1QLjX2Hl0qw?pwd=qatp
无法下载的留言邮箱,看见了会发过去。 -
我详细看了一下:
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首先原文的方程2的$\Lambda$和$\Lambda^T$与常规的$\nabla\bfU^T$以及$\nabla\bfU$不一致。这里面牵涉到分子布局与分母布局
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正常来说虽然理论上$\nabla\cdot(\nu\nabla\bfU^T)=0$,但OpenFOAM都进行了求解,并没有直接省略掉
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原文方程4我觉得他的符号写反了,应该是:$(-0.5)... + 0.5... +(-0.5) + 0.5...$,如果这样写的话方程4=0
这个论文的根本是认为NS方程不满足角动量守恒。我把推导更新到《无痛苦ns方程笔记》第
NS方程的角动量守恒
一节了。 -
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确实。
但是那个量纲不一致。c的单位是$\frac{1}{ s}$,C的单位是$\frac{1}{m\cdot s}$,$\nabla\times C$的单位是$\frac{1}{m^2\cdot s}$。$\nabla^2\bfU$的单位是$\frac{1}{m\cdot s}$。
$\frac{1}{m\cdot s}\neq\frac{1}{m^2\cdot s}$。OpenFOAM计算时候报错了。
如果流场稳定了,openfoam计算的那项,应该也不起作用了吧。
这个$\bfU$和$\bfU^T$的贡献一个在切向一个在法向。还约不下去。