q-DNS计算槽道流遇到了一些问题,求大神们指点
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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。
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); }
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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) );
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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! -
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
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@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 -
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
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@东岳 嗯嗯,我都会尝试一下
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@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:
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 -
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。
你的求解器没有设定平均速度?你的算法是这样的?:
- 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
- 压力泊松方程中也加入pGrad项带来的影响
- 考虑pGrad的速度修正
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@东岳 是的,求解本身没有用到平均速度 ,也没有规定平均速度,给它一个压力梯度(实际相当于增加了一个体积力),让摩擦力自己跟压力梯度平衡去,平均速度会在某个值附近上下波动。
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我试试你这种方法
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@李东岳 李老师,我看很多文献里,槽道湍流DNS计算时,除了时间平均,还可以做展向和流向的空间平均,在OpenFOAM自带LES Ret=395的算例中,有一个postChannel脚本可以改来用,个人觉得用了这个效果挺好的hhh~
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@xiexiaoyang 有道理
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@李东岳 东岳老师您好,我之前了解到meanVelocityForce适合槽道这种几何,然后不可压缩,如果我想做圆环柱计算域的传热,然后采用Boussinesq的话,这种计算域以及轻微的热膨胀还可以使用meanVelocityForce么?
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@悬铃神木 请问你的rms拟合效果怎么样呢?
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