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    yPlus在openfoam代码里面的实现

    OpenFOAM
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    • 李东岳
      李东岳 管理员 @Calf.Z-DNS last edited by

      @Calf-Z-DNS 我那个是我自己写哒,计算出来之后是1.0003,具体我有点忘了下周回办公室给你看看

      线上CFD课程 7月1日报名截止 http://dyfluid.com/class.html
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      • C
        Calf.Z-DNS @李东岳 last edited by

        @东岳 好的谢谢!

        1 Reply Last reply Reply Quote
        • C
          Calf.Z-DNS @李东岳 last edited by

          @东岳 老师 ,请问uTau不应该用公式植入吗?在沿管方向的壁面上,uTau应该是变化的吧。如果用初始值计算出来的uTau定值植入,我试了下,湍流模型没有达到自己预想的效果。

          李东岳 1 Reply Last reply Reply Quote
          • 李东岳
            李东岳 管理员 @Calf.Z-DNS last edited by

            @Calf-Z-DNS 对,是用公式计算的,明天去办公室给你看看

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            1 Reply Last reply Reply Quote
            • 李东岳
              李东岳 管理员 last edited by 李东岳

              $u_\tau=\sqrt{\nu_t \frac{\rd u}{\rd y}}$

              我在几年前看过有人做管道流动的温度DNS,非常酷炫,一直在关注你的结果,有好结果了发上来炫一波啊

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              C vbcwl 2 Replies Last reply Reply Quote
              • C
                Calf.Z-DNS @李东岳 last edited by

                @东岳 谢谢老师。uTau的公式我知道,但不用把这个公式植入代码里面吗?如果需要的话,有点不太清楚怎么写入代码,还望赐教。
                DNS圆管的算例目前还在算呢,所需要的资源太大了,算比较慢。

                李东岳 1 Reply Last reply Reply Quote
                • 李东岳
                  李东岳 管理员 @Calf.Z-DNS last edited by

                  @Calf-Z-DNS

                  forAll(xxx, patchi)
                  {
                      utau.boundaryFieldRef()[patchi] = 
                          sqrt(nut.boundaryField()[patchi]*u.boundaryField()[patchi].snGrad());
                  }
                  

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                  F 1 Reply Last reply Reply Quote
                  • 李东岳
                    李东岳 管理员 last edited by

                    我之前见过一个视频,DNS模拟这种平板之间的浮力驱动流,最终里面的流体呈现这种弯曲的流线,这叫什么现象?最近打算复现一下这个东西

                    捕获.JPG

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                    李东岳 1 Reply Last reply Reply Quote
                    • 李东岳
                      李东岳 管理员 @李东岳 last edited by

                      @东岳 https://arxiv.org/pdf/1904.11400.pdf

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                      • C
                        Calf.Z-DNS last edited by

                        我做的压力驱动流,也是两个平板间的channel flow,上下有温差,但不考虑浮力。瞬时温度场长这样:
                        a6d9271b-0225-473d-9fa9-3d2938ba4216-图片.png

                        1 Reply Last reply Reply Quote
                        • 李东岳
                          李东岳 管理员 last edited by

                          你这个有弯曲的形状出来么?

                          本来打算这次OKS准备下这个模拟时间不够了,下次OKS准备一下,https://arxiv.org/pdf/1904.11400.pdf 主要是这个工况里面的流动感觉很有意思

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                          • C
                            Calf.Z-DNS last edited by

                            没有具体看流线,但我觉得应该是弯曲的,不过不清楚是否是规律弯曲的。

                            1 Reply Last reply Reply Quote
                            • F
                              fangyuanaza @李东岳 last edited by

                              @李东岳 请教下李老师~对于这里计算uTau,我用dimensionedScalar 是可以运算的,但是用这块代码计算uTau会报错,可能理解不太对。对于forAll中的×××,认为是uTau, 在这之前,我先定义了uTau是一个体标量场,初始值给的0,您代码中的u.boundary中的u认为是U.component(0)(), 这样代码能编译成功,但是运行几步会报错,请老师指教一下,万分感激(Ps 我在湍流模型里面实现这几个量,离壁面距离已经给出了,就是y_):

                                  volScalarField u(U.component(0)());
                                  volScalarField uTau(0*sqrt(k_));
                                  //dimensionedScalar uTau("uTau", dimVelocity, 1.003);
                                  dimensionedScalar uTausmall(
                                     "0", dimensionSet(0, 1, -1, 0, 0, 0, 0), 1e-20
                                  );
                                  forAll(uTau,patchi)
                                  {
                                      uTau.boundaryFieldRef()[patchi] = sqrt(nut.boundaryField()[patchi]*u.boundaryField()[patchi].snGrad());
                                  }
                                  uadd_ = u/(uTau + uTausmall);
                                  yadd_ = y_*uTau/((this->mu()/this->rho_));
                              

                              运行报错为:

                              #0  Foam::error::printStack(Foam::Ostream&) at ??:?
                              #1  Foam::sigFpe::sigHandler(int) at ??:?
                              #2  ? in "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6"
                              #3  Foam::sqrt(Foam::Field<double>&, Foam::UList<double> const&) at ??:?
                              #4  Foam::sqrt(Foam::tmp<Foam::Field<double> > const&) at ??:?
                              #5  Foam::RASModels::kOmegaSSTyuPlus<Foam::EddyDiffusivity<Foam::ThermalDiffusivity<Foam::CompressibleTurbulenceModel<Foam::fluidThermo> > > >::correct() at ??:?
                              #6  ? in "/home/dyfluid/OpenFOAM/OpenFOAM-7/platforms/linux64GccDPInt32Opt/bin/rhoSimpleFoam"
                              #7  __libc_start_main in "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6"
                              #8  ? in "/home/dyfluid/OpenFOAM/OpenFOAM-7/platforms/linux64GccDPInt32Opt/bin/rhoSimpleFoam"
                              Floating point exception (core dumped)
                              

                              说是这个里面的sqrt传入变量不对?

                              X 1 Reply Last reply Reply Quote
                              • X
                                xpqiu 教授 @fangyuanaza last edited by

                                @fangyuanaza 在 yPlus在openfoam代码里面的实现 中说:

                                u.boundaryField()[patchi].snGrad()

                                u.boundaryField()[patchi].snGrad()
                                

                                加上 mag 试试,也就是改成

                                mag(u.boundaryField()[patchi].snGrad())
                                
                                F 1 Reply Last reply Reply Quote
                                • F
                                  fangyuanaza @xpqiu last edited by

                                  @xpqiu 谢谢老师~按您这样修改以后,确实没有sqrt的错误了,但是还有错误没有解决:

                                  #0  Foam::error::printStack(Foam::Ostream&) at ??:?
                                  #1  Foam::sigSegv::sigHandler(int) at ??:?
                                  #2  ? in "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6"
                                  #3  Foam::RASModels::kOmegaSSTyuPlus<Foam::EddyDiffusivity<Foam::ThermalDiffusivity<Foam::CompressibleTurbulenceModel<Foam::fluidThermo> > > >::correct() at ??:?
                                  #4  ? in "/home/dyfluid/OpenFOAM/OpenFOAM-7/platforms/linux64GccDPInt32Opt/bin/rhoSimpleFoam"
                                  #5  __libc_start_main in "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6"
                                  #6  ? in "/home/dyfluid/OpenFOAM/OpenFOAM-7/platforms/linux64GccDPInt32Opt/bin/rhoSimpleFoam"
                                  Segmentation fault (core dumped)
                                  

                                  #3应该是最关键的,但是学生不太理解的是编译的时候仅仅是在基本的kOmegaSST湍流模型修改的BasicTurbulencemodel,这里为什么会出现fluidThermo名称空间下的错误?

                                  X 1 Reply Last reply Reply Quote
                                  • X
                                    xpqiu 教授 @fangyuanaza last edited by

                                    @fangyuanaza

                                        forAll(uTau,patchi)
                                    

                                    这里有问题,按照这样遍历,你其实遍历的是每一个体网格,假设你有1000个体网格,那么 patchi 的范围是0-999,但是你接下来的代码是把 patchi 当成边界的编号来用,肯定不行的。至于为什么出现 fluidThermo下面的报错,那个是因为湍流模型有着一个复杂的继承关系,可压缩的计算所使用的湍流模型就会用到 fluidThermo 类相关的东西。

                                    F 2 Replies Last reply Reply Quote
                                    • F
                                      fangyuanaza @xpqiu last edited by

                                      @xpqiu 理解了,因此我应该取uTau的边界网格进行遍历

                                          forAll(uTau.boundaryFieldRef(),patchi)
                                      

                                      或者

                                          forAll(uTau.boundaryField(),patchi)
                                      

                                      可以运行成功!但是这里对这种编程思路不太理解:
                                      由李老师提供的公式来看,这里7758ee8d-b273-46f2-a6b7-1f9fb9197592-image.png
                                      uTau应该是一个体标量场,这个值应该在近壁面是较大的,因为速度梯度较大,也就是边界层内部值比较大。那么为什么仅给网格边界赋值呢?而且,壁面上nut为零。如果只对边界进行赋值的话,uTau在壁面也是零。我输出uTau对比过了,uTau模拟出来结果在远场上边界才有值,其余地方为零,这是因为壁面nut为零,而场内部初始话赋予的零为初始值。

                                      所以学生认为应该直接对整个网格场赋值。不知道理解对不对,请老师指点一下。

                                      1 Reply Last reply Reply Quote
                                      • F
                                        fangyuanaza @xpqiu last edited by

                                        @xpqiu 请教老师,为什么不写成这样呢:

                                            forAll(uTau_, celli){
                                                uTau_[celli] = sqrt(nut[celli] * mag(tgradU()[celli].yx()));
                                            }
                                            uadd_ = u/(uTau_ + uTausmall);
                                            yadd_ = y_*uTau_/((this->mu()/this->rho_));
                                        

                                        此处uTau定义为一个标量场。
                                        是学生对这个公式理解不对吗?

                                        X 1 Reply Last reply Reply Quote
                                        • X
                                          xpqiu 教授 @fangyuanaza last edited by

                                          @fangyuanaza
                                          $u_{\tau}$ 应该是定义在壁面上的一个量,因为这个量跟壁面剪应力紧密关联,内部网格是没有壁面剪应力的。
                                          首先,壁面剪应力的定义为
                                          $$
                                          \tau_w = \nu\frac{\partial u}{\partial y}
                                          $$
                                          $\nu$ 是分子粘度。
                                          使用有限体积方法进行计算时,所有的计算都是离散的,因此
                                          $$
                                          \frac{\partial u}{\partial y} \approx \frac{u_{internal}-u_w}{\Delta y}
                                          $$
                                          $u_{internal}$ 表示第一层网格的速度,$u_w$ 是壁面速度,一般是0。
                                          如果壁面附近网格画得很密(yPlus < 1),那么 $\frac{\partial u}{\partial y}$ 与 $\frac{u_{internal} - u_w}{\Delta y}$ 足够接近,因此这种情况下,壁面剪应力可以用
                                          $$
                                          \tau_w = \nu \frac{u_{internal}-u_w}{\Delta y}
                                          $$

                                          但是如果壁面网格画得粗,那么 $\frac{\partial u}{\partial y}$ 与 $\frac{u_{internal} - u_w}{\Delta y}$ 之间的差异就会很大。 OpenFOAM 的做法是利用 $\nu_t$ 来修正分子粘度,从而使得
                                          $$
                                          \tau_w \approx (\nu+\nu_t) \frac{u_{internal}-u_w}{\Delta y}
                                          $$

                                          回过头来看,其实不管是近壁网格画得粗还是细,都可以用上一个公式来计算 $\tau_w$ ,只不过壁面网格很细( yPlus<1)时,可以认为 $\nu_t = 0$(但是 $\nu$ 不会等于0,所以壁面剪应力不可能为0,$u_{\tau}$ 也不可能为0)。而对于比较粗的网格,$\nu_t$ 比 $\nu$ 大得多,所以也可以认为 $(\nu_t + \nu) \approx \nu_t$,这应该也就是李老师写的公式的来源。

                                          F vbcwl 2 Replies Last reply Reply Quote
                                          • F
                                            fangyuanaza @xpqiu last edited by

                                            @xpqiu 感谢老师这么详细的指导!我这个算例是二维平板流动的,第一层y+<1,在粘性底层,所以nut为零,应该用nu。所以其实我根本不需要编程计算uTau,因为它可以由壁面监测的壁面摩擦力除以密度然后开根号得到。因为对于u+, y+曲线图来说,uTau在壁面固定地方是固定的。我也对比了这两个值,在边界上编程用nu代替nut,壁面摩擦速度数值是2.5657. 而用监测的壁面摩擦力及密度计算的壁面摩擦速度值是2.5734. 非常接近。再次感谢老师的指导,也感觉到看书的时候认为理解的概念,实际操作发现其实根本没懂,还是要多实践啊。谢谢老师~

                                            1 Reply Last reply Reply Quote
                                            • vbcwl
                                              vbcwl @李东岳 last edited by

                                              @李东岳 东岳老师我在做和这个前辈类似的东西,请问您有他的论文或者算例文件可以给我学习下么?

                                              LBE

                                              1 Reply Last reply Reply Quote
                                              • vbcwl
                                                vbcwl @xpqiu last edited by

                                                @xpqiu 您好,请问下我想利用utau来对距壁面距离和流体速度做无量纲化的,utau=sqrt(nuu0/y0) u0是壁面上方第一个网格的速度,y0是writeCellCentre命令写出的第一个网格的中心坐标,然后由于yPlus小于1,直接用mu来求解壁面剪应力,yPlus=utauy/nu,这样子算出来的yPlus与postProcess写出的yPlus有较大差距是什么原因?

                                                LBE

                                                X 1 Reply Last reply Reply Quote
                                                • X
                                                  xpqiu 教授 @vbcwl last edited by

                                                  @vbcwl
                                                  请问你计算的时候,nut 的壁面边界条件设置的是什么?
                                                  postProcess 算出来的 yPlus 是调用 nut 的边界条件里面定义的 yPlus 函数算出来的。

                                                  vbcwl 1 Reply Last reply Reply Quote
                                                  • vbcwl
                                                    vbcwl @xpqiu last edited by

                                                    @xpqiu 感谢前辈的回复,我用的laminar做qDNS,没有用到nut这些,只用到了p p_rgh U T。请问您了解过没有nut文件的情况么?

                                                    LBE

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                                                    • X
                                                      xpqiu 教授 @vbcwl last edited by

                                                      @vbcwl
                                                      哦,如果是这样的话,那只能通过你描述的
                                                      $$
                                                      y^+ = \frac{y u_\tau}{\nu}
                                                      $$
                                                      的方式来算 $y^+$ 了。postProcess 这种计算方式调用的是湍流模型的东西,适合用湍流模型的场景。

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