Fluent和OpenFOAM LES计算结果的差异性

[ustbwenwu]

左图是of计算结果，右图是fluent结果
都用的smagorinsky LES模型，为何结果差异如此大，of耗散明显大于fluent。有啥办法不

[李东岳]

这胡子画的流弊啊。OpenFOAM算的那个已经不属于耗散了，感觉流体没有进去，差别太大了。好好检查openfoam的设置

[cccrrryyy]

@ustbwenwu 这两个图的colormap是一样的么？我觉得你应该做更细致的比较，光看一个速度大小看不出来什么东西。OpenFOAM里面Smagorinsky默认系数是0.168(=sqrt(Ck*sqrt(Ck/Ce)))左右，FLUENT是0.1，同样情况下OpenFOAM算出来的湍流粘度会大一点点，但不至于在定量上有很大区别。FLUENT里面有一个viscosity ratio，就是湍流粘度和分子粘度的比值，你可以拿来和OpenFOAM的比较一下看看（OF会保存nut，paraview后处理一下就可以），应该不会差太大的。

我之前刚开始用OF做LES的时候也怀疑过这一点，OpenFOAM的默认系数是教科书上写的常用值，而FLUENT的默认系数应该是经过大量CFD测试后选取的一个值。不过我们现在用的经验是，亚格子模型本身就是提供一个耗散而已，像你这个流体喷到一个很大的空腔内，不关注壁面细节的话，亚格子模型系数的大小不应该、也一般不会太影响计算结果。

[ustbwenwu]

@cccrrryyy 在 Fluent和OpenFOAM LES计算结果的差异性 中说：

两个图的colormap是一样的么？我觉得你应该做更细致的比较，光看一个速度大小看不出来什么东西。OpenFOAM里面Smagorinsky默认系数是0.168(=sqrt(Ck*sqrt(Ck/Ce)))左右，

差别在两倍左右

[ustbwenwu]

@cccrrryyy colormap是一样的

[cccrrryyy]

@ustbwenwu 什么东西的差别是两倍？感觉需要做一些检查，比如质量流率守恒吗之类的。你FLUENT和OPENFOAM的动量对流项用的都是什么格式？FLUENT默认的那个bounded central differencing感觉挺好的，OPENFOAM好像没有类似的格式。

[ustbwenwu]

@cccrrryyy 湍流黏度是差不多两倍关系，of里对流项是Gauss linear ；然后我把fluent 里面的cs改成0.168后两个结果基本差不多了，结果在下图。有没有好办法把of里面的ck和ce改一下变成fluent里面呢cs0.1，ckce应该怎么取值。

[cccrrryyy]

湍流粘度差很正常的，因为用了不一样的参数。你应该主要关注的是速度和压力场等等，只要速度和压力是对的，那结果就是正确的，不用太纠结于湍流粘度的具体大小。湍流粘度就是提供一个比分子粘度大的耗散，耗散大一点或者小一点也就能影响一下局部，绝大部分情况下不应该影响宏观的东西。我看你之前贴出来的是速度图，差别很大，不像是改一个参数就能解决的问题。如果一个模型的参数稍微调整一下就能引起结果（速度、压力）很大差别那说明这个模型本身并不太好，或者说不适用于你这个算例。可能的话建议换一个模型试试看。

OpenFOAM里面如果要改Cs的话尽量改Ck，保留Ce不变，我看到的大部分文章都是这个改法。关系式我前面列过了，参数就是在turbulenceProperties里面指定的。

[ustbwenwu]

@cccrrryyy 谢谢你的回复，我把of里面ck改成0.047，算出来cs是0.1然后结果跟fluent的0.1结果也是差不多的，这个参数影响这么大，难道是我设置有问题吗

[cccrrryyy]

@ustbwenwu 一般不应该影响很大，毕竟SGS模型提供的就是耗散，按道理讲耗散大一点小一点不会太影响计算结果。当然，有可能对你的算例就是有这么大的影响，这是需要考虑的第一个方面。这个算例本身有实验吗，有的话建议多参考实验。

第二个点很有可能就是你的网格。对LES来说，网格尺度（对大部分CFD软件就是滤波尺度了）以下是模化，以上是解出来的。按照Pope提到过的准则，解出来的部分湍动能占到80%以上，而模化的在20%以下。如果模化的部分因为修改了参数导致应该解出来的80%的东西都很不一样了，那说明要么这个模化不好（模型本身不好），要么模化你用的不对（比如网格太大了之类的）。

第三点，一个小建议。FLUENT的dynamic Smagorinsky你计算资源够的话可以考虑试试看，然后看一下它给你算出来的Cs是多少，可以作为参考。

[李东岳]

多亏 @cccrrryyy 大佬的讨论
这是一个非常完美的验证数据。对比下OpenFOAM和Fluent的plot，可以直接放在文章里

[史浩]

老哥这是计算连铸结晶器湍流么？

[ustbwenwu]

@史浩 对，同行吗

[ustbwenwu]

@东岳 大佬的idea不错，发文章挂你二作

[cccrrryyy]

@东岳 东岳老师高抬了- -我做OpenFOAM才做了不到两年，你才是大佬啊