Cd计算不准的问题-LES-Re3900-三维圆柱绕流-pisoFoam

[程迪]

@yhdthu

模型与模型之间可能是不一样的，参考NASA TMR 关于SA模型的实现，https://turbmodels.larc.nasa.gov/spalart.html#sa，SA模型有10种左右变种。

OF实现的是SA-fv3.

[yhdthu]

@程迪 你好，我用的模型是DES类模型，在我取点处已经切换成LES模型计算了，另外无量纲分布怎么会随着模型变化呢？把它变成有量纲形式就可以看出来不可能，分布是一定的，可以参考实验

[yhdthu]

@yhdthu 经过查阅文献，确认了文献纵坐标是废的。。

[random_ran]

@yhdthu

我觉得你第一个图做得已经很棒了！比对的是两组实验数据，你可以再加上数值模拟方面的数据就更好了。

如果你想再提高精度，更精密的网格肯定逃不了。另外湍流的模型的选择对结果的影响很大。还有就对流项的离散选择。关键是看你模拟的目的是什么。

Ps: 文献纵座标是废的是什么情况？能详细说说吗？
Ps2: 网格数量是多少？求解核心数？计算时间？边界条件如何？不知能否分享一下你的经验？

[yhdthu]

@random_ran 你好，我的意思是纵坐标其实没有实际意义，可以想象，在y/D>=3时，Ux=Uinf，所以文献给出的其实是示意图，是为了方便说事。
另外，我用的就是方形计算域，大概是220W，壁面附近特殊处理了一下，分成三个增长率生成网格，过渡区网格注意了一下。基于升力的St大概是0.202，Cd约为1.02，下次在电脑旁我会把其他参数加上。
对流项离散LUST，就是那个75%CD，25%UD
DES类湍流模型，DDES_SA

[yhdthu]

还有个问题，我想做出平均分离角度，使用的是哪个类呢？我看有个wallshearshtress，但是这个是湍流雷诺应力R与壁面法向量n的内积，应该不是，请问你是怎么处理的呢？

[random_ran]

wallShearStress可以在计算完成后处理，O.F. (v4.1)是有这个功能的，但是个人觉得这个没法找到分离点的座标，只是给出了应力的最大和最小值。

simpleFoam -postProcess -func wallShearStress

在分离的地方，圆柱表面的剪切应力应该很接近零。不过一个点的剪切应力应该有三个分量，是考虑某个分量上的最小值还是合成的最小值？我也在想这个问题。

不过wallShearStress是和壁面速度沿壁面法向的梯度，所以用这个梯度也可以来求分离点的位置。结合ParaView是很容易实现的。

我建议还是用ParaView 后处理。

Filters-> Alphabetic->Gradient of Unstructured Dataset 对速度场进行处理。

然后用 Plot on intersection curve 输出圆柱表面的梯度分布，再输出所有时间步长的数据，就可以求出时间上的均值。如果在多切几个不同的界面，就可是实现空间上的均值。

希望能帮助到你。

[wwzhao]

@yhdthu 分离角可通过gradU计算得到。

[yhdthu]

@wwzhao 你好，可以说说具体内容不？谢谢

[wwzhao]

@yhdthu 上面说错了，应该是用wallGradU计算得到壁面处的速度梯度，du/dn=0 的点（n为圆柱表面法向量）即为分离角所处位置。

[yhdthu]

@wwzhao 你好，我试过这个，在paraview里显示的是magnitude，并没有0的点，请问怎么检测呢？

[wwzhao]

@yhdthu

1. 你需要的是平均分离点，因此需要修改wallGradU的源码，让它读Umean，而不是U。

2. 你需要做一个切片，对切片上的wallGradU进行分析。

[random_ran]

@yhdthu
@wwzhao

希望讨论能把这些疑惑逐渐拨开。

wallShearStress和近壁wall-normal的梯度成比例关系，所以 du/dn=0 的点就是wallShearStress为零的点。公式du/dn=0 中u指得是平行于壁面的速度，而n是壁面指向流体的法向量。三维问题不好描述，先在二维平面讨论。

假如我们考察圆周上(此时我们在二维平面内)任意一点A。A点处的速度在x轴和y轴（直角座标，原点在圆心,3点钟方向是x轴正方向,12点方向是y轴正方向）必有两个分量。但我们关心的是A点处的切向速度的大小：

$$ \v_{\tau} = v \cdot \tau) $$ 。

有了切向速度之后，在A点对这个速度沿A点指向流体的法向量求偏导，就可以得出在A点处平行于壁面的速度沿该点处壁面法向量的偏导。 (感觉很拗口，不知道这样理解对不对)

然而实际用ParaView来计算的时候还是有疑惑。

1. 我知道如何求法向量(normal vector)，切向量怎么求？
2. 假如我求出了切向量并得到了切向速度大小，是否就可以直接求出在A点处平行于壁面的速度沿该点处壁面法向量的偏导，而不是这个速度分别沿x,y的偏导？

最初的想法其实很简单，用 Filters-> Alphabetic->Gradient of Unstructured Dataset 对速度场进行处理。处理完后得到一个2阶张量，这个二阶张量没有直接给出在A点处平行于壁面的速度沿该点处壁面法向量的偏导。但是直觉告诉我，这个2阶张量经过一定的"变换"是可以得到在A点处平行于壁面的速度沿该点处壁面法向量的偏导。

越来越把自己绕进去了。寻求大家的帮助。

[程迪]

@random_ran

$\nabla \mathbf U \cdot \mathbf n$=grad(U)*normal吧

[yhdthu]

@wwzhao 你好 我是这么想的：其实之前的图来说明就可以，既然分离处mag（wallGradU）是0，那么每个时刻云图的标尺都应该有0才对，但是目前来看并没有。或者说这个20相对之前的数可以忽略不计了

[yhdthu]

你好，我用lambda2处理isosurface时，发现出来的图不对，不该有涡的地方却出来了很不合理的结构，如下

我选的lambda2 = -100，请问是怎么回事呢？

[wwzhao]

@yhdthu

既然分离处mag（wallGradU）是0，那么每个时刻云图的标尺都应该有0才对

不是 mag(wallGradU) 为0，而是wallGradU在法向的分量为 0，你需要做一下坐标变换才行。

我用lambda2处理isosurface时，发现出来的图不对，不该有涡的地方却出来了很不合理的结构

看你后处理用的应该是Tecplot，这个软件在对OpenFOAM算例做Contour的时候，会在zeroGradient类型的边界上也出现isosurface，算是个bug吧。你可以试试Paraview。

[yhdthu]

@wwzhao 我明白了，我用wallGradU和面法向vector做内积就是我想要的分布了对不？
另外paraview我尝试了好多次，一直没搞懂用哪个滤镜，关键操作可否指导一二，多谢

[wwzhao]

@random_ran

1. 我知道如何求法向量(normal vector)，切向量怎么求？

法向量与切向量点乘等于0，这个很好求吧

2. 假如我求出了切向量并得到了切向速度大小，是否就可以直接求出在A点处平行于壁面的速度沿该点处壁面法向量的偏导，而不是这个速度分别沿x,y的偏导？

不用这么麻烦，做个坐标变换就好了。将梯度从x-y坐标系变换到法向-切向坐标系下。

[wwzhao]

@yhdthu

我用wallGradU和面法向vector做内积就是我想要的分布了对不？

没错。

一直没搞懂用哪个滤镜

用 Contour 可以做 isosurface。