fluent用LES算水翼边界层选择中心差分引起的震荡如何消除


  • 管理员

    @gengchenfluent用LES算水翼边界层选择中心差分引起的震荡如何消除 中说:

    目前fluent自带的差分格式包括upwind, 2nd upwind, 3ord MUSCL, quick, bound cd 和cd都试了,只有cd能比较精确的算准边界层的速度剖面和脉动强度

    Regarding this, do you have any plots?



  • 李老师,可以先看下0.15弦长处的速度剖面,我是在这个位置插入一根沿z方向4mm线导出平均速度,x=0.0002m, y=-0.059182m, z=0.016964m到0.020964m,根据最大值无量纲化,图表附在文件里。velocity_profile_ldv_test_0.15C.zip


  • 管理员

    @gengchen I cannot open opju document. Could you please upload an image?



  • 抱歉,李老师,那我直接把LDV的数据贴上吧,谢谢老师!

    0.51874	0.02
    0.54523	0.04
    0.57821	0.06
    0.60027	0.08
    0.61619	0.1
    0.63168	0.12
    0.65259	0.16
    0.67519	0.2
    0.69035	0.24
    0.71312	0.28
    0.72578	0.32
    0.75144	0.38
    0.76757	0.42
    0.78385	0.46
    0.79825	0.5
    0.81624	0.54
    0.83174	0.58
    0.86305	0.66
    0.89698	0.74
    0.9205	0.82
    0.94188	0.9
    0.96355	0.98
    0.98842	1.14
    0.99863	1.3
    1.00000 1.46
    0.99797	1.62
    0.99706	1.78
    

    LDV.png


  • 管理员

    1. is it time-averaged U predicted by LES?
    2. What is the maxima? the Umax in this line or in the computational domain?

    Your results look quite good. Is it predicted by linear scheme? How about the other schemes, e.g., limited schemes?

    I am runing LES simulation, but it is very slow. I try to limit Co under 0.6. Since the global Umax is around 10 m/s, it indicates $\Delta t = 2.6e-6$. What value is your global Umax?

    Courant Number mean: 0.00518159 max: 0.59921
    deltaT = 2.67779e-06
    Time = 0.0168822
    
    GAMG:  Solving for p, Initial residual = 0.0474207, Final residual = 0.00156874, No Iterations 2
    time step continuity errors : sum local = 3.90116e-10, global = -6.12223e-14, cumulative = 5.73243e-11
    DICPCG:  Solving for p, Initial residual = 0.0105353, Final residual = 9.99036e-07, No Iterations 608
    time step continuity errors : sum local = 2.48515e-13, global = -3.59741e-15, cumulative = 5.73207e-11
    ExecutionTime = 401.48 s  ClockTime = 421 s
    
    fieldMinMax minMaxp write:
        min/max(mag(U)) = 0 10.5464
    
    Courant Number mean: 0.0051816 max: 0.601813
    deltaT = 2.61829e-06
    Time = 0.0168848
    
    GAMG:  Solving for p, Initial residual = 0.0479045, Final residual = 0.00156265, No Iterations 2
    time step continuity errors : sum local = 3.72593e-10, global = 2.37179e-14, cumulative = 5.73444e-11
    DICPCG:  Solving for p, Initial residual = 0.0102726, Final residual = 9.97099e-07, No Iterations 152
    time step continuity errors : sum local = 2.38352e-13, global = 2.12724e-14, cumulative = 5.73657e-11
    ExecutionTime = 402.54 s  ClockTime = 423 s
    
    


  • @李东岳 辛苦李老师!
    1、图中是fluent统计的时间平均速度 2. 最大值为这条线上的最大值
    我的计算是这样,图中是中心差分的结果,但是会有震荡。其他结果,比如有界中心差分,会使边界层剖面有整体的改变,二阶迎风能稍微好一点,但是在边界层的粘性底层和过渡层偏差会比较大
    Umax差不多11m/s,时间步长的话,因为隐式格式为了快速看结果,我用的5e-5,试了从1e-5到5e-5,结果基本不变。
    LDV_bcd.png


  • 管理员

    I did a rough calculation, my time step is 3.3e-6, Co = 0.6, my server takes 2 s to calculate one time step. If I want to calculate 0.5 s, it takes me $0.5/(3.3e-6)*2/3600/24=2.5$ days to run, which looks too long for me.

    Another point we need to discuss is that, if Umax is 11 m/s, to ensure Co < 1, you should use similar time step like mine.

    试了从1e-5到5e-5

    No matter 1e-5 or 5e-5, the Co is larger than 1. Unless time step is smaller than 5e-6, Co is smaller than 1.

    Meanwhile, I heard that commercial software can employ much larger Co number. Since the code is not public to the users, I dont understand why.



  • @李东岳 谢谢李老师的说明,我这边只试了中心差分Co<1的情况,确定是有震荡的,其他格式结果我还可以再减小时间步长测试下变化,您可以在确保稳定计算的情况增大下时间步长,简单看下foam的中心差分格式结果,有没有类似的不光滑速度等值面,或者破碎的震荡涡,不需要算那么长时间统计平均速度。有改善的话,我就全力研究争取用Openfoam计算。如果太麻烦的话就算啦,还是十分感谢李老师!
    co1.png
    关于库朗数可以大于1的原因,我也不甚清楚,看有篇文献说测试平均库朗数到5还能保证计算结果,可能让我没有重视用小时间步计算。


  • 管理员

    Yes. My OpenFOAM results show that oscillation occurs if linear scheme is used. Although this can be explained by theory, you know that. You can try other schemes like superbee which is quite sharp to verify if it predicts better results.

    Now, I terminate my calculation.



  • @李东岳 非常感谢李老师!如果方便的话,您可以把Openfoam的文件打包发给我吗,这个文件中转网站速度还行 https://cowtransfer.com/ 我看能不能改改差分格式,不方便也没关系,我这边摸索得比较慢,目前只能跑跑教程算例啥的。


  • 管理员

    Yes, after I have the steadyState results I will upload tit to you.

    x=0.0002m, y=-0.059182m, z=0.016964m到0.020964m,

    BTW, the distance is 0.004m. Why is it 0.002 in your y label? did you scale it?



  • @李东岳 谢谢李老师!我发现有个filteredlinear格式,准备用这个试试。先研究下您写的中文手册:146:

    因为LDV只测到2mm,模拟时取了4mm,其实用不着这么多,对比实验只用了2mm


  • 管理员

    Below is the plot predicted by steadyState solver simpleFoam. 10 mins is enough if you have 60/80 cores. You can see that it can be improved. I am not sure if LES can predict better results. Here is the test case, feel free to adjust the settings to see if you can obtain better results. Please also keep me updated. This is an excellent test case to investigate.

    foil.png

    Screenshot from 2020-12-02 18-09-33.png


  • 管理员

    瞬态的玩了下 :haqi: 感兴趣的可以搞搞

    替代文字


  • 副教授

    这是LES么,好像算出来转捩了,用的什么sgs模型呀?



  • @李东岳 十分感谢李老师!对OPENfoam不太熟,抱歉耽误了这么长时间回复您,现在使用了三种差分格式 1. filteredlinear 过滤系数取0.5 2. filteredlinear 过滤系数取1 3. LUST格式,25%迎风+75%中心
    1.filter0.5.png
    2.filter1.png
    3. LUST.png

    速度场wiggle

    velocity_wiggle.png
    可以看到中心差分随着过滤强度从0.5-1,耗散性会变大,导致靠近边壁的涡结构被抹平,逐渐向迎风格式的结果过渡,但是都不能解决震荡问题,(过滤掉了一些高频的震荡(碎涡),但是速度场的wiggle依然存在)。LUST格式下没有震荡,虽然只有25%的迎风,但仍然会造成边界层计算不准确,速度梯度不对,结果和二阶迎风类似。

    目前我认为应该是这个高雷诺数问题(5e5)本身无法用千万量级的网格算边界层,网格雷诺数太高,(我看有人说cell Re <2才能稳定),中心差分耗散太小,导致震荡难以消除。现在准备暂时放弃边界层定量研究了。。。



  • @cccrrryyy 老师您好,用的WALE模型,我看近些年基本用这个的比较多


  • 管理员

    你这个确实挺好玩。



  • @gengchen geng大神



  • @ZX ???xu神好。。。:threaten:



  • @gengchen 之前跑les也是,只有中心差分对得上实验,但是震荡。。



  • 您好,我也用过LES做过边界层,请问这么高的$Re$,$y^+$是多少,WALE模型的LES要求近壁面的$\nu_{sgs}$几乎为0吧。



  • @gengchen 你预估需要多大的网格量


  • 管理员

    @eason 他之前说用了1000万,目前他给我的网格500万



  • @李东岳 李老师,早上好。我翻了翻我以前做的文章,以弦长为Re=6000的矩形case,和 @gengchen 发的图有点像,网格尺寸是0.0125弦长,用的是笛卡尔网格,yPlus可以小于10。 如果这位同学的网格量估计在5~10亿以下,我应该是可以提供这个算力的。

    gengchen


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