q-DNS计算槽道流遇到了一些问题，求大神们指点

悬铃神木

我想用q-DNS模拟一个Re_tau=180的槽道湍流,网格与这篇链接文本文献中基本相同。

0_1546246841602_网格.PNG

我更改了一下icoFoam的计算公式，代码包：0_1546247060398_pGradIcoFoam.zip

具体改法如下：

createFields.H中，添加一个pGrad场，量纲与压力梯度相同，大小直接给出：

volVectorField pGrad
(
    IOobject
    (
        "pGrad",
        runTime.timeName(),
        mesh,
        IOobject::NO_READ,
              //MUST_READ,
        IOobject::AUTO_WRITE
    ),
    mesh,
    dimensionedVector("pGrad",dimensionSet(0, 1, -2, 0, 0),vector(-1,0,0))
);

动量预测方程中把pGrad项加入到方程右边，与压力梯度项并列

        {
            solve(UEqn == -fvc::grad(p）-pGrad);
        }

压力泊松方程中也加入pGrad项带来的影响

         fvScalarMatrix pEqn
         (
             fvm::laplacian(rAU, p) + fvc::div(rAU\*pGrad) == fvc::div(phiHbyA)
         );

还有最后一步的速度修正：

U = HbyA - rAU\*fvc::grad（p）- rAU\*pGrad;

另外，还有按照苏老师博客里的方法，把icoFoam改为可以变时间步长的求解器
加入计算并输出平均速度的代码：

        scalar magUbarAve = 0.0;
        scalar V = 0.0;
        const scalarField& cv = mesh.V();
        vector flowDir_ = vector(1,0,0);
        for(label celli=0; celli < mesh.C().size() ; celli++)
        {
            scalar volCell = cv[celli];
            V += volCell;
            magUbarAve += (flowDir_ & U[celli])*volCell;
        }

        reduce(magUbarAve, sumOp<scalar>());
        reduce(V, sumOp<scalar>());

        magUbarAve /= V;
        Info << "Ubar = " << magUbarAve  << endl;

计算算例：

0_1546249122420_channel180.zip

计算初始场用perturbU工具进行打乱，然后计算一些时间步获得完全发展的湍流场

我现在遇到的问题是，计算一段时间后，发现靠近边界层的速度算得还比较准，但是槽道中部远离边界层的地方出现奇怪的脉动

放大可看到这个脉动大概以三个cells为一个周期。
最奇怪的是平均速度型竟然上下不对称

已做时间足够长的平均

我的改动中应该没有会引起这种不对称的地方？

壁面律图像和雷诺应力图像也同样，壁面处算得还好，中间算不好

似乎可能是中间网格不够密的原因？但是我使用的网格应该和那篇参考文献中相同啊，他也用的是openFoam做的q-DNS，但他得到的结果就很好，所以我现在不知道错在什么地方。
我修改后的求解器、算例的基本设定都已上传，希望各位老师能帮忙指点一下，不胜感激！

李东岳

你的平均速度代码看起来不正确。

不过现在你不需要做求解器了，你尝试用pisoFoam层流求解，然后再fvOptions中添加

momentumSource
{
    type            meanVelocityForce;
    active          yes;
 
    meanVelocityForceCoeffs
    {
        selectionMode   all;
 
        fields          (U);
        Ubar            (0.1 0 0);//平均速度
        relaxation      1.0;
    }
}

BTW，看起来这篇JCP文章不错，CFD界推一下

悬铃神木

@东岳谢谢东岳老师
这个meanVelocityForce的源项我用过，但是和我想要的不太一样，meanVelocityForce也是通过添加一个压力梯度来控制平均速度的，但它给添加的压力梯度项是随时间步不断计算调整的，我想添加一个简单的常数的压力梯度。不过我确实可以通过修改meanVelocityForce来达到这个目的，今后我会试一下这个。
另外，我那个平均速度的代码就是从meanVelocityForce中copy过来的，稍微改了一下下让他能在求解器中运行，现在来看运行的还可以。而且这个平均速度只是为了在log中输出一个当前流场的平均速度，方便我检测求解状况，不会影响迭代求解的，所以还是不太清楚结果中的问题出在了哪里。ORZ

李东岳

我想用q-DNS模拟一个Re_tau=180的槽道湍流,网格与这篇链接文本文献中基本相同。

如果你要实现这个q-DNS模拟槽道湍流，我觉得你可以试试meanVelocityForce，之前我也是用你这种植入代码的方式计算，后来发现meanVelocityForce更简单并且两者效果相同。

这个平均速度只是为了在log中输出一个当前流场的平均速度

我当时植入的代码平均速度是给定的，因为你完全可以不植入任何代码直接用icoFoam做直接模拟，但是速度回往下掉, 因此给定一个固定的平均速度。如果你只是为了输出，那应该没问题吧

悬铃神木

@东岳嗯嗯，我都会尝试一下

悬铃神木

@东岳破案了……
出现错误的原因在于离散格式，当时我看到dnsFoam的那个算例里使用了

div(phi,U)      Gauss cubic;

这个离散格式，一查还是个高阶格式，就直接拿来在我的算例里用了。现在改回Gauss linear格式，算得很好：
替代文字

基本到达了文献中的效果
我翻了一下中文版指南，发现这个cubic格式被描述为dnsFoam专用的

里面的详细原理还不太清楚，我现在对离散格式的选用还理解不深，感觉还是玄学般的东西，哈哈ORZ