turbulence lenth scale 求助



  • 本人用稳态RANS计算一个流场分布(纯流场,不考虑热及其他),老师让分析turbulence length scale 对于流场的影响。根据我所阅读的文章,可知老师要求的turbulence length scale并不是计算的初场设置,而是经过计算之后所得的。但是普遍文章都是只给了公式,并未介绍具体求解方式。而且我感觉那个公式涉及到时间项,而稳态求解并不涉及,感觉无法求得该值。不知道大家有没有遇到这样的问题,该如何解决。谢谢!2.png 1.png


  • 版主 副教授

    这里有定义 https://www.cfd-online.com/Wiki/Turbulence_length_scale

    这里有计算讨论 https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/216726-calculation-turbulence-length-scale.html

    除非特别前沿的知识,否则经典教科书或者wiki上更全面。



  • 1、教科书上,把湍流长度尺度定义为空间相关系数的积分,但是一般很难空间布置很多点,都是利用泰勒冻结假设,转换为时间相关系数的积分乘以平均速度。然后说湍流长度尺度代表涡的平均尺度大小。
    2、根据原始定义,计算湍流长度尺度,就要知道速度时程,才能得到时间相关系数,进而计算积分尺度,所以是需要时程数据。
    3、然而目前学者提出的各种积分尺度计算方法,个人觉得基本不是遵循原始定义计算,这样产生的问题是不同方法计算的结果区别很大,更像是一个“算不准”的参数。用一个“算不准”的参数去分析问题,总觉得这是有点奇怪的。另外“湍流长度尺度代表涡的平均尺度大小”,一直没明白空间相关系数的积分怎么能代表涡的平均尺度大小?
    4、根据看过的数学书籍,“时间相关系数的积分”这个统计量,在数学书中未看到过,好像基本只在湍流的书有提及。
    5、同求大佬对湍流积分尺度解惑:143:


  • 版主 副教授

    @coolhhh

    然而目前学者提出的各种积分尺度计算方法,个人觉得基本不是遵循原始定义计算,这样产生的问题是不同方法计算的结果区别很大,更像是一个“算不准”的参数。用一个“算不准”的参数去分析问题,总觉得这是有点奇怪的。

    这个不叫算不准,叫计算标准不统一。就像同样是表征温度,有华氏,有摄氏,有开氏。温度的原始定义是分子内能,这也不能直接测。但也不妨碍使用各种度分析问题。

    Screenshot from 2020-12-27 10-39-33.png Screenshot from 2020-12-27 10-40-24.png

    一直没明白空间相关系数的积分怎么能代表涡的平均尺度大小?

    不是“积分”代表了“尺度”,是“积分”反映了“幕后主使”的状况,“幕后主使”决定了“尺度”。就像看面相,不是某些特征代表他是什么样的人,是他的为人性格决定了他的面部特征和他是什么样的人。

    当然这个"幕后主使"是什么,就靠大家挖掘了……

    “时间相关系数的积分”这个统计量,在数学书中未看到过,好像基本只在湍流的书有提及。

    某某的积分在数学书中有定义吧,比如“未知数x的积分”。现在只是把“未知数x”换成了“时间相关系数”,他们都是“数”,如果还是单独定义"时间相关系数的积分",那“空间想关系数的积分”、“愉悦感相关系数的积分”、……能说三天三夜不带重样的。

    1 2 有很多我不懂的名词,插不上嘴:135:

    这里不是看不起中文教材,主要是,不是特别特别特别经典的著作且发展并不迅速;同一个英文词汇很难有统一的中文翻译。就很难在pdf里搜,用眼找太慢了还容易错过。上面的图片是 Pope的 turbulent flows 的,还有一本 Durbin 的statistical theory and modeling for turbulent flow 有很多相关内容。



  • @bestucan 感谢大佬,我查了下英文书,补充下几个想法:
    1、 Pope的《 turbulent flows 》中的L11对应积分尺度定义:空间相关系数的积分。现在的问题是根据这个定义,不同学者提出算法感觉不是遵循原始定义去计算,而不是不同表征的问题。比如《大气边界层湍流积分尺度的分析方法》中总结的几种计算方法的结果是同个单位,这几种方法计算结果会差不少,即表示同个物理量出现不同结果。像“表征温度,华氏,摄氏,开氏”是可以相互转换,类似于换算单位,最终表示的物理量是统一的。
    《 turbulent flows》
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    《大气边界层湍流积分尺度的分析方法》(庞加斌等,2002年)
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    “时间相关系数的积分”这个统计量,在数学书中未看到过

    2、这里想表达的是 “时间相关系数的积分”在很多随机过程的书籍未看到计算这个量,只在湍流书中有提及。像平均风速、湍流强度等这些对应随机过程分析中的一阶矩、二阶矩,但是 “时间相关系数的积分”在随机过程分析中未看到过对应的统计量。

    不是“积分”代表了“尺度”,是“积分”反映了“幕后主使”的状况,“幕后主使”决定了“尺度”。

    3、“积分”反映了“尺度”,这个如何反映,确实一直没想明白,看的书籍感觉都没讲清楚。还望有大佬指点指点:xiezuoye:


  • 版主 副教授

    "时间相关系数的积分",这个,在Durbin那本书里应该是 integral correlation time-scale,而不是 Integral of time correlation coefficient 。
    书中这句:

    The integral correlation time-scale is regarded as that on which the turbulence equilibrates and is of order k/ε.

    再去 bing 或者 google 上搜 correlation time scale,有很多讨论。

    刚添加点,就发现又回复了……我已经被榨干了……我不是搞这个的,:135:

    请洒潘江,各倾陆海云尔:chigua:



  • @coolhhh 之前我看到过两种英文表示方式,一个是turbulence length scale,一个是turbulence integral length scale,本来以为这两者是不同的名词,但是我放的第一张截图中的作者说这两者是同一个概念。我赞同你的计算该值是需要时间项的。我也在其他论坛请教过,有人也说是稳态计算略去了高频信息无法用自相关函数计算。那个版主建议的是直接在后处理结果上量取涡长度,我感觉不太靠谱。。。。但是又不知道怎么追问下去。我追问了版主推荐一下书籍版主说不记得了感觉就是不太想理我或者不是这个方向的。。。。



  • @bestucan 谢谢您的分享,这些我之前看过一点。但是这个的定义就还是在初场中定义的湍流积分尺度,用到的是跟湍流强度等有关的计算。但是这样的公司似乎不能用在模拟结束之后的该参数的计算,具体为啥我感觉我也说不上来:135:


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