关于Fluent大涡模拟



  • 最近在用fluent的LES算一个管内流动,用的周期边界,在不加扰动的情况下算不出来湍流,加了扰动之后就可以,想请教一下用LES算这种问题不加扰动算不出来湍流吗?



  • @发芽的土豆
    也捧个场。只捧场 (我水平低,甚至不知道,你这的“湍流”是强调 turbulence 呢还是 vorticity) “豆”兄好运



  • 我之前一些计算经验感觉,LES计算时流场中的扰动是随计算慢慢增加的,特别是刚由RANS算法换为LES会明显感觉到小涡的慢慢生成,然后逐渐破碎;入口没有加上扰动时,扰动要经过壁面边界层逐渐强化才会看到一些如发卡涡之类的东西。你的有可能就是管道不够长的原因,或者计算时间不够,流动脉动性不强


  • 管理员

    @zhangshengchang 回帖都很专业啊 :huahua:



  • @李东岳
    谢谢老师!我目前经验尚浅,有不对的还需要老师指正


  • 副教授

    取决于你的网格尺寸,管内流的话特别是轴向的尺寸很重要,要比较小才可以。大了的话即使自己算出来了一些涡也会被耗散掉。

    FLUENT的入口扰动做的不错,它对网格的要求没有特别严苛,所以如果你不需要特别精细的模拟直接用它的入口条件就可以了。



  • @zhangshengchang 大佬您好,抱歉今天才看到,我的进出口部分用的是周期边界,所以就没有办法用入口的扰动,我先算了一个sst,然后用TUI命令转成脉动速度算的LES,这样后面一直都是湍流状态,但是从一开始就直接用les算就是不能出现湍流的



  • @cccrrryyy 我的进出口用了周期边界,类似于东岳大佬之前用icofoam算的一个管道,我用sst算一个初场然后用TUI命令转成脉动速度,之后用les算是可以的,但是直接用les算一直就算不出来



  • @发芽的土豆 朋友,我目前也在做管道内流的大涡模拟,在计算过程中也发现了同样的问题,我是通过UDF初始化的流场,根据文献的DNS时均速度型+初始扰动作为初场,然后用LES直接算,在较大管径中,得到的结果不错,但是同样的设置方法用到小管径的时候,初始扰动在计算之初,就慢慢消失了,后面继续算也无法出现湍流,目前在找原因。



  • @cccrrryyy 您好,请问管内流的话特别是轴向的尺寸很重要,要比较小才可以,这一描述的相关文献或者书籍可以推荐一下么?我前段时间看张兆顺-《湍流大涡模拟的理论与应用》中提到,在流向应用周期边界条件时,壁湍流的计算域要能够包括大尺度流动,要求如下图,书中的描述,我理解的是计算域不能太小,这与您的描述有些矛盾,不知道是不是我的理解有误。73c6e1eb-ebbf-4fcd-b6e4-fe7b17465130-image.png


  • 副教授

    我指的是网格的分辨率要很高每个cell轴向不能太大,不然即使有扰动也很容易被耗散掉,不是指计算域的大小。这个没什么参考书籍,是自己的经验。



  • @cccrrryyy 哦哦,好的,请问一般轴向网格尺寸和近壁面首层网格的尺寸比例控制在多少比较好呢?


  • 副教授

    @霜染丹枫 轴向尺寸不同算例肯定差别很大。我平常做的算例雷诺数大概在2万这个量级,用到的轴向尺寸最小是0.2mm。之前试过比如1mm的,明显看到入口有一些扰动到了下游就不太明显。不知道这个对你会不会有帮助。
    近壁面是个我自己都没太整明白的问题,所以只能说一些不靠谱的经验。大涡模拟近壁面也是可以用壁面函数的,每个壁面函数适用范围不太一样,如果你网格足够细(比如yplus小于0.5甚至更小)不用壁面函数都可以。这个东西很难说,最好是找相关的文献看一下跟你接近的算例是如何设置的。壁面还涉及到sgs模型的问题,像Smagorinsky模型没有对壁面进行处理,你需要用额外的比如什么van Driest damping来做;WALE模型是专门针对壁面作了优化的,理论上来讲它应该是不需要额外的处理就能计算的比较准确。



  • @cccrrryyy 非常感谢您的回复,对我很有启发,我的圆管模型轴径比很大,轴向尺寸100mm,直径是1mm,入口雷诺数在5000左右,目前的想法是在入口的每个时间步都给定合成脉动速度入口,出口使用对流出口边界,沿轴向给定压力梯度用来驱动流动,不知道这样处理,入口的扰动在向下游传播的过程中能不能维持住?
    另外,大涡模拟近壁面的处理,我还没有深入研究,下一步准备学习学习。


  • 副教授

    换热器?你是用FLUENT是吧,它的那个vortex method扰动不够强么?印象中它这个入口条件还可以的。
    对流出口边界是什么?



  • @cccrrryyy 对的,fluent自带的入口扰动,我试着算过,虽然扰动很强,但和文献的DNS结果对比不是太理想,当然不是说这种方法不好用,仅限于我要用的工况可能不太适合。另外不可压缩流大涡模拟的出口边界,我看了一些资料,里面提到了这个对流出口边界。
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    这个公式来自《湍流大涡模拟的理论与应用》,其实论坛里面有一篇关于DNS出口边界的帖子,也是说的这个公式。我理解这种边界条件可能是指局部单向化条件,即下游的信息对上游没有影响,要求扩散项为零,只有对流项,因此叫对流边界条件。
    目前,用UDF实现这个公式,有点让人脑壳疼。或者能不能延长出口,并使用fluent得outflow边界条件(outflow边界条件假设除压力外的所有的流动参数法向梯度为0)


  • 副教授

    @霜染丹枫 哦哦,这个边界条件OpenFOAM是自带的,FLUENT没有。我觉得可能不是出口的问题,还是在入口上多下下功夫吧



  • @cccrrryyy 好的,谢谢:140:


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