二维圆柱绕流
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圆柱绕流预测比较好的CFD数据来和实验对比目前论坛里有很多人在做,比如 @random_ran 。我可以告诉你一些简单的普适性的设置,更准确的结果可以听一下 @random_ran 的实际经验。
通常进行类似的外流场模拟,存在进口,出口和壁面三个边界条件。目前CFD中最稳定的边界条件组合是:进口固定速度,压力零梯度,出口速度零梯度,压力固定值。壁面速度为零,压力零梯度。同时最好将出口和进口适当延长以减少进出口边界条件对内场的影响。其他的进一步细化调整可以获得更精确的结果。
论坛里有好多关于圆柱绕流的讨论并且非常详细,你可以搜索看看,
但愿可以给你一定的启发作用。 -
@random_ran 感谢您的宝贵意见!
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OpenFOAM 只提供3D求解,二维网格O.F.的处理方式是在z方向上复制你的二维网格,这两个平面之间的距离可以到
constant/polyMesh/points
中找到两个点的距离。
我拿3D问题来解释一下这端O.F.的代码吧:
forceCoeffs { log yes; writeControl timeStep; writeInterval 10; patches ( CYLINDER ); magUInf 10.5; lRef 3.14; // 圆柱的轴向长度 Aref 3.14; // 注意这个面积是圆柱的直径乘以圆柱的轴向长度 liftDir (0 1 0); dragDir (1 0 0); CofR (0 0 0); pitchAxis (0 1 0); #includeEtc "caseDicts/postProcessing/forces/forceCoeffs.cfg" }
CofR 和PitchAxis 你可以参考 源代码的注释。
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@random_ran 请问对于一个二维翼型来说,CofR这个旋转中心怎么设定呢?
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可以考察任意一点的扭矩,看你更关心什么。
机翼应该更关注 Aerodynamic Center. 大约距离 leading edge 1/4 chord length 的位置. 参考资料 -
@random_ran 嗯,感谢
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@random_ran 老师您好,我最近也在进行二维圆柱绕流模拟,Re=6900,层流模型和kw,SST模型下都有涡脱落,但是阻力系数过大,Cd=1.8左右,使用ke模型的时候,流场中没有涡脱落,阻力系数就是一条水平直线,而且数值太小,Cd=0.7左右,我试着改了不同的参数,结果无变化,现在非常着急,老师您能留个联系方式吗?我想向您请教一些技术上的问题,或者您没有简单的二维cas算例文件,能否发我参考学习一下,不胜感激!邮箱huangguo2010@126.com,QQ460285779
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不知道你还能看到吗。 那个时候我在写毕业论文。
如果是二维绕流的话,Re= 6900, 我强烈建议你把二维模型变成3维模型, (icem-cfd 很容易做到
[extrude]
),Cd 会有显著的下降。 这不只是我自己的经验,很多文献中也提到了这点。我自己也尝试过 $k-(\epsilon)$ 模型, 相对于 LES 或者SA-DES, Cd的震荡要小的多。 如果已经用 $k-\omega$,SST 得到了 vortex shedding, 为什么还要用 $k-(\epsilon)$ 模型呢?
Wilcox D. (1998) 书中提到了 $k-(\epsilon)$ 的弱点:
Considering how poorly the $k-(\epsilon)$ model performs for boundary layers in adverse pressure gradient and for the two-dimensional backward-facing step, it is not surprising that the model would predict such a large difference from the measured drag in this extremely complicated three-dimensional, massively-separated flow.
Wilcox, David C (1998). "Turbulence Modeling for CFD". Second edition. Anaheim: DCW Industries, 1998. pp.162-163
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@random_ran 您好,请问这三个参数我可以这么理解嘛?
magUinf是自己设置的来流速度
LRef是圆柱的直径
Aref 是圆柱的直径✖️网格厚度 -
@random_ran 老师您好!借楼向您请教一些问题。我目前进行二维圆柱绕流的计算,Re=1e4和5e4。圆柱直径D=0.1m,介质是水(nu=1e-6),计算域和生成网格(STARCCM生成并导入)如图所示:
湍流模型为 RAS kOmegaSST,边界条件参考Chalmers大学教程设置:
计算结果如下:最大库朗数为0.27,最大壁面y+<0.3,阻力系数误差<1%,St误差约为30%。St计算公式为:fD/U,f由升力时历曲线fft得到。
fvSchemes:
ddtSchemes { default Euler; } gradSchemes { default cellLimited Gauss linear 0.5; //grad(p) Gauss linear; grad(U) cellLimited Gauss linear 1; } divSchemes { default none; div(phi,U) Gauss linearUpwindV grad(U); div(phi,k) Gauss linearUpwind default; div(phi,omega) Gauss linearUpwind default; div((nuEff*dev(T(grad(U))))) Gauss linear; } laplacianSchemes { default Gauss linear limited 1; } interpolationSchemes { default linear; } snGradSchemes { default limited 1; }
fvSolution
solvers { p { solver PCG; preconditioner DIC; tolerance 1e-08; relTol 0; } pFinal { solver PCG; preconditioner DIC; tolerance 1e-08; relTol 0; } U { solver BiCGStab; preconditioner DILU; tolerance 1e-07; relTol 0; } k { solver BiCGStab; preconditioner DILU; tolerance 1e-07; relTol 0; } epsilon { solver BiCGStab; preconditioner DILU; tolerance 1e-07; relTol 0; } omega { solver BiCGStab; preconditioner DILU; tolerance 1e-07; relTol 0; } } PISO { nCorrectors 3; nNonOrthogonalCorrectors 3; pRefCell 0; pRefValue 0; }
跪求老师指点迷津,如何提高St计算精度。