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钝体建筑扰流的大涡模拟

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    xjwang
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #81

    @coolhhh 论文发表出了点问题,审了两年了,貌似杂志那边有点变动,然后还有些其他因素,你如果需要的话,我可以私发你一个pdf看看,但我只是用latex写道了我的dissertation里边了,也许需要一两天的时间整理成一个单独的pdf。

    C 1 条回复 最后回复
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    coolhhh 神
    在 中回复了 xjwang 最后由 编辑
    #82

    @xjwang 非常感谢,我的邮箱:coolclw67@163.com

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    xjwang
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #83

    @coolhhh 我几天内发给你啊,这两天有点事,还需要整理一下!

    1 条回复 最后回复
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    BznW
    在 中回复了 coolhhh 最后由 李东岳 编辑
    #84

    @coolhhh 感谢回复!这两天做了两个算例

    1. 我把坐标轴改成了您建议的,同时加上了最近两天的使用壁面函数(WMLES,y+在20+左右)的结果如下图。

    b47fe01f-a5df-4f3b-a395-f2a9a3a8e038-image.png 95b76629-53be-435b-858d-5fce536eddb2-image.png
    因为算例设置的似乎对比性不大,只能看出用不用壁面函数确实像您说的对风压模拟影响不大。

    1. 模拟出口的压力出口指的是?入口用的是师兄提出的改进的CDRFG,是经过通量修正的。

    2. 对于LESy+1.2时,为保证最大库朗数=1,时间步长取得很小在0.000025左右,所以计算的很慢十天左右才一个结果

    3. 几个结果确实都显示侧面漩涡脱落模拟不足,导致侧面脉动风压小,平均负压绝对值偏小。

    4. 总的模拟时长在10s,取的是后5-7s统计的数据

    然后我还有几个问题想请教下各位师兄

    1. 这种侧面漩涡脱落模拟不足的主要原因是什么呢,网格、亚格子模型或是继续尝试别的离散格式

    2. 采用pimpleFoam能否加大时间步长库朗数提高计算结果还是否准确?因为我看是有人在大库朗数下进行一些模拟,不知道对于风压模拟有没有采用过大库朗数计算的,但是我似乎库朗数一旦大于5就立刻发散停止?

    3. 我采用的是nutUSalding壁面函数,壁面函数模化近壁面的速度分布(湍流粘性分布?)得到近壁面切应力,那壁面切应力和风压的关系是什么呢?也即这与风压模拟的准确与否有何关联?

    4. 对于入口的通量修正像Kim, Y., Castro, I.P., Xie, Z.T., 2013. Divergence-free turbulence inflow conditions for large-eddy simulations with incompressible flow solvers. Comput. Fluids 84, 56–68.这篇文章提到的说基本不会改变入流的统计特性,但是我尝试了下无论是NSRFG还是CDRFG经过通流修正后都会引起入口统计参数改变尤其是顺风积分尺度和功率谱如下图,未通量修正前与目标值对比良好。不知道您有没有这种情况。
      1315b321-16aa-4084-a456-703d684afafa-1693554322522.jpg 5f9eddea-2dbe-47fb-9465-95c7d4ff939e-1693554403915.jpg 7ea80b19-442b-4c10-ac36-c13d6e0b9dba-1693554421697.jpg
      猜测原因应该是生成的风速入口本身的通量时变太大导致达不到修正系数的这个精度只达到了1±0.1的精度!44e8d494-84cb-4bd1-b3f9-851f8444c27d-image.png Gungor, A.G., Sillero, J.A., Jimenez, J., 2012. Pressure statistics from direct simulation of turbulent boundary layer. Hawaii Seventh International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD7). (Accessed July 2012), 9-13.
      所以RFG系列方法本身生成时是不是没有考虑尽可能保证入口总通量守恒,以及零散度条件与通量守恒应该没关系吧?

    5. 还有就是像这篇文章说的[Simulation of approaching boundary layer flow and wind loads on high-rise buildings by wall-modeled LES]相对于在入口二维平面生成零散度入口来说,保持入口通量守恒是不是重要一些?

    不好意思问题可能有点多,盼复!

    C 2 条回复 最后回复
  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #85

    讨论的太精彩,我恨不得找个米其林餐厅邀请大家做个圆桌一起搞。你们继续。我观望。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 BznW 最后由 编辑
    #86

    @BznW

    1. 侧面漩涡脱落模拟不足,个人观点是网格粗糙、低阶格式数值耗散、LES湍流模型过滤,共同导致脉动风速衰减。这几个点目前都是很难改进,除非算力足够,搞个几千万的网格试试。同时画网格也最好设置从入口到建筑物的通长加密区。
    2. CFL是否可以大于1,可以参考这个帖子讨论:如何控制使用pisoFoam计算时的库朗数?
      CFL大导致发散,可以参照那个网盘链接算例的数值格式设置计算。当时也是用其他湍流模型、数值求解格式都极易发散,就那个网盘链接算例的设置能够稳定不发散,具体哪项起作用的没细究
    3. 时间步长太小,计算量太大了。边界层可以参考《Wang, Y. and X. Chen, Simulation of approaching boundary layer flow and wind loads on high-rise buildings by wall-modeled LES. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2020. 207: p. 104410.》设置,第一层厚度B/100=0.0001 m。然后使用nutUSaldingWallFunction,时间步长也可以参考这篇论文设置2e-4 s,最大CFL大概是5-10好像。可以多测试几个时间步长,只要不发散,结果精度还行,就可以。根据目前你的计算速度,估计可以1-2天一个算例。
    4. nutUSaldingWallFunction没有细研究,只是简单使用。目前看结果其实还可以。
    5. 入口质量不平衡系数两个影响因素:入口的面积大小,入口网格的精细程度。当入口面积越大,入口质量修正系数就比较小,此时修正对湍流特性就比较小,建议计算域大小取CDRFG文章中算例一样。从你的修正后的结果看,Iu是有很大衰减的,可以画出修正系数时程曲线,就知道修正幅度有多大。之前模拟CDRFG的修正系数大部分范围在(0.95,1.05),个别时间段会超过这个范围。
    6. 零散度条件与质量通量守恒是两回事。RFG系列方法是没有考虑质量通量守恒的。对于非均匀湍流场,目前基本所有方法都不满足零散度的,质量通量守恒是更重要,直接决定了流场是否有非物理压力脉动。
    7. 压力出口指的是p出设置为fixedValue=0,一般都这么设置
    8. CDRFG方法因为每次模拟都会生成不同随机数,因此不同次的模拟结果,也会有点偏差,尽量选与目标值更吻合的随机数,可以先用几个竖向散点做测试。
    B 1 条回复 最后回复
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    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 BznW 最后由 编辑
    #87

    @BznW 还可以参考这篇文章《Deng, T., et al., An improved inflow turbulence generator for large eddy simulation evaluation of wind effects on tall buildings. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 2023. 17(1): p. e2155704.》,对能量补强:
    7bbec282-a1cf-4178-94f3-188b6c02854f-image.png
    00299477-ee6f-4038-8007-bcfa4c13cdde-image.png

    另外,这篇文章脉动结果看起来也跟你的差不多:
    53f6426c-9231-4939-8d6b-e084316f069c-image.png

    1 条回复 最后回复
  • B 离线
    B 离线
    BznW
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #88

    @coolhhh 感谢回复!另外您引的帖子中没有找到大库朗数算例的网盘诶?

    C 1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 BznW 最后由 编辑
    #89

    @BznW 指这个帖子68#的网盘链接,采用pisoFoam求解器,WALE湍流模型
    fvSchemes设置:

    ddtSchemes
    {
        default backward;
    }
    
    gradSchemes
    {
        default         Gauss linear;
        grad(U)         cellLimited Gauss linear 1;
    }
    
    divSchemes
    {
        default         none;
        div(phi,U)      Gauss LUST unlimitedGrad(U);
        div((nuEff*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
    }
    
    laplacianSchemes
    {
    	default         Gauss linear limited corrected 0.5;
    }
    
    interpolationSchemes
    {
        default         linear;
    }
    
    snGradSchemes
    {
        default         limited corrected 0.5;
    }
    
    wallDist
    {
        method meshWave;
    }
    

    fvSolution设置:

    solvers
    {
        p
        {
            solver          GAMG;
            smoother        GaussSeidel;		
            tolerance       1e-6;
            relTol          0.05;
        }
    
        pFinal
        {
            $p;
            relTol          0;
        }
    
        U
        {
            solver          smoothSolver;
            smoother        symGaussSeidel;
            tolerance       1e-6;
            relTol          0;
        }
    }
    
    PISO
    {
        nCorrectors     2;
        nNonOrthogonalCorrectors 1;
        pRefCell        0;
        pRefValue       0;
    }
    
    relaxationFactors
    {
        fields
        {
            p           0.3;
    
        }
        
        equations
        {
            U           1;
        }
    }
    
    B 1 条回复 最后回复
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    BznW
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #90

    @coolhhh 感谢!

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