压力修正算法不可避免地导致负压?



  • 大家新年好:chigua: 最近在回一篇空化数值模拟论文的审稿意见,有一个审稿意见让我十分困惑,关于压力修正算法的,还请各位大神不吝赐教。。
    该意见如下:
    Is a pressure-correction algorithm used? This methodology will inevitably result to negative pressures. Have the authors experienced such issues? what values have been produced by the CFD code and how do they overcome this?
    困惑在于加粗的那句话 "This methodology will inevitably result to negative pressures"。在我的理解中,压力修正算法多用于不可压缩流动的求解,包括我做的工作也是不可压缩流动,按道理该算法中应该只涉及相对压力及压力梯度呀?为什么会有 inevitably result to negative pressures?对于一个不可压缩流动,如果把流场整体的压力调到非常高,流场中就应该不会出现负压呀?还是说我对 negative pressure的概念理解有误?查阅文献也并没有找到相关的描述。。小弟不做算法这一块,在算法方面接触还较少,还请各位大侠前辈指点:zoule:


  • OpenFOAM讲师

    不太懂算法,不可压缩的时候压力的大小确实没有意义,但是涉及到空化现象时,压力是有意义的,算空化源项时,应该是实际的压力和空化压力在作比较,不能随便设吧:chigua:



  • 我不知道你遇没遇到过,我在模拟空泡的时候经常会遇到负压和负温的情况,非常敏感。OpenFOAM在这里面已经处理了,比如强制性的将最小压力进行limit,强制将最小温度进行limit。不过还是会出现negative temprreture的情况。在可压缩里面特别特别常见。另外,为什么你做的是不可压缩模拟?

    审稿人提的问题还是非常好的,值得讨论

    有些审稿人提的意见就是让修修图,或者问一些都不知道是啥的玩意。



  • @yfclark 是的,我在模拟里的做法是对计算域的出口边界指定绝对压力,从而全场的压力可以由出口边界的绝对压力计算得出:chigua: 我拿非常高的绝压只是想举个例子,想说明算出负压应该不是压力修正算法本身的锅?



  • @东岳 东岳前辈,我模拟的时候有非常少量的网格出现负压,但是负得不多。我觉得是空化模型本身的原因,在当地压力小于饱和蒸气压时,空化模型激活,当地液体会大量蒸发,直至压力达到饱和蒸气压,因此,对负压起一个抑制作用,这其实也符合空化本身的物理。OpenFOAM对这方面已经有限制了?:chitang: 通过什么手段limit的?是在离散格式那块强制限制的吗?求前辈指教~我再翻翻代码:chigua: 我做的模拟本质上确实为不可压缩,流体的压缩性是通过气相与液相的相互传质体现的,对于独立的两相而言,不考虑压缩性。这是常温非热敏流体空化流模拟中的一种常见手段,是一种简化,模拟效果和实验有较好一致性。



  • 如果是不可压缩,这段描述不成立:

    Is a pressure-correction algorithm used? This methodology will inevitably result to negative pressures. Have the authors experienced such issues? what values have been produced by the CFD code and how do they overcome this?

    你告诉他你用的不可压缩求解器。他这段描述适用于可压缩算法



  • @东岳 好的,谢谢东岳前辈~



  • @lllwonderliquid
    你好,
    “做的模拟本质上确实为不可压缩,流体的压缩性是通过气相与液相的相互传质体现的,对于独立的两相而言,不考虑压缩性。”
    请问你这个方法流体力学上叫什么?有没有相关的介绍资料?感觉这个方法也可以用在沸腾传热上。想请教一下你。



  • @Gordonaero 不好意思,我之前的表达可能并不准确,这个方法的可压缩性并不是通过相变体现,而是通过一种基于经验的粘度修正来体现的。我用的这种方法确实本身是不可压缩,但是你问的这个方法流体力学上叫什么我很难给出名字,应该算是一系列方法的组合。它是认为气液两相之间无滑移,认为混合物的密度、粘性可以由两相质量加权平均得到,气液界面采用VOF方法捕捉,相变的计算是采用基于传质的空化模型(Schnerr-Sauer model, Zwart model等等,大多基于Rayleigh-Plesset方程)关于传热这块我不太懂哈,不过这种方法缺陷就是在压缩性方面,处理得比较粗糙~不知道对你算传热会不会很有影响
    相关文献你可以看看这个
    Roohi E, Zahiri A P, Passandideh-Fard M. Numerical simulation of cavitation around a two-dimensional hydrofoil using VOF method and LES turbulence model[J]. Applied Mathematical Modelling, 2013, 37(9): 6469-6488.
    然后下面这篇是低温空化的,涉及到热效应,可以参考下~
    Zhang S, Li X, Hu B, et al. Numerical investigation of attached cavitating flow in thermo-sensitive fluid with special emphasis on thermal effect and shedding dynamics[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2019, 44(5): 3170-3184.



  • @lllwonderliquid 非常感谢


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