钝体建筑扰流的大涡模拟

[李东岳]

@cccrrryyy 大佬你这面稳定、中性、非稳定大气玩的多么，我最近在搞这个。楼上那个大佬说的【地表布置粗糙元】我最近看sci也看见一些，不过还没考虑那快。

[coolhhh]

@cccrrryyy 感谢大佬，看了OpenFOAM壁面函数nutkAtmRounghWallFunction的用法，应该是对应模拟对数率平均风剖面设置的，但如果是想模拟指数率的风剖面，好像不能直接使用？

[cccrrryyy]

@李东岳 工业上主要还是中性为主，所以目前都是在搞中性的。非中性的那些在行业内目前应用不多，属于有经验的工程师（高阶玩家，有好几年风资源经验的才会对当地的热稳定度有深刻的理解）才会考虑到的因素，因为热稳定度其实无时无刻不在变化，很难在RANS下的框架下去工程应用。

另外就是热稳定度的判别需要基于有多层（至少两层）温度传感器的测风数据，目前工程应用中这种测风数据不多。

[cccrrryyy]

@coolhhh 理论上确实是，但我在想壁面函数这么一点影响是不是有可能对流场影响不大？我们主要关注风机高度处的流动，现在都到100多米了，可能和你们不一样，你们关注风压的话对壁面要求应该会很高吧？

[李东岳]

@cccrrryyy 是，我看他们也都是搞得中性居多。我最近也在梳理相关算法，有一些需要算非中性的算法，要改NS方程以及湍流模型。

大佬还在国外么。

[李东岳]

我在这个文章里面看，他们这么处理的：壁面粗糙元的高度就是第一层网格的高度

CFD Modeling of Non-Neutral Atmospheric Boundary Layer Conditions

[李东岳]

http://www.iawe.org/Proceedings/7APCWE/M2D_1.pdf

这个文章里面讨论了指数率的风剖面，我看对于nut可以直接用。 @coolhhh

[coolhhh]

@cccrrryyy 试过LES计算高层建筑风压，建筑壁面和计算域底面都用nutUSpaldingWallFunction；以及只有建筑壁面用nutUSpaldingWallFunction，计算域底面不用壁面函数，设置no-slip wall。对比的计算结果没有什么明显区别，与实验值对比结果也还好，所以觉得近地面的流动对高层建筑模拟基本没影响。也对比过加密建筑周边网格，使得建筑物壁面Y+基本小于1，设置no-slip wall，计算建筑物表面风压结果与nutUSpaldingWallFunction计算结果也差不多

[coolhhh]

@李东岳 感谢李老师分享，看了这篇文章主要适用于RANS模型，目前对这块还没有研究。我主要研究的是LES大涡模拟入口湍流生成方法，由于入口湍流生成方法有很多种，生成的风场性质也都不同，湍流发展过程可能也有不一样的特点。针对不同入口风场，源项、或壁面函数、或粗糙元布置方式应该也要对应修改，使得每个瞬时的近地面速度发生预期的调整，最后要求计算得到的平均风和湍流强度符合预期值，目前感觉实现一种通用的设置方式还是比较困难。

[cccrrryyy]

@李东岳 工程上肯定是中性为主，实在是条件有限没办法做非中性，另外非中性自身的理论体系感觉不如中性完善。

我早就回国啦，李老师最近也开始搞风工程么？有机会交流下

[cccrrryyy]

@coolhhh 那看来nutUSpaldingWallFunction确实是个牛逼的东西。我之前做过一些LES，最终也是选择这个壁面函数，不过没看到过在它里面再植入粗糙度进去。

[HITSC30]

@Sloan 您好，抱歉长时间没有登陆。数值模拟算出的TPU风荷载数据在结果上，如下图所示。第一张图代表2/3H高度处的平均风压和脉动风压；第二张图代表不同时间步长下误差分布在10%、20%、30%范围内的概率。
![c9be7d7b-14f4-416a-ad2f-dd41c71b80a3-E]S5{78G1ME24M$D165E$)O.png](/assets/uploads/files/1676947031870-c9be7d7b-14f4-416a-ad2f-dd41c71b80a3-e-s5-78g1me24m-d165e-o.png)

[HITSC30]

@HITSC30

[BznW]

@HITSC30 您好！最近刚刚接触openfoam不久，也在尝试这样一个湍流边界层下的建筑风压的一个LES算例，同样遇到了您最开头说的边界层网格设置太小出现发散的问题，（我用的SHM参照香港城市大学一篇文章设置的网格，似乎感觉网格效果还好？附图如后）感觉y+与Co数同时满足大涡模拟的要求似乎只能设置十分小的时间步长？但这又不是我们想看到的情况，我试着采用pimpleFoam求解器（据说可以满足大时间步长下的瞬态计算要求）顶着20左右的库朗数得到了顺风向脉动力矩系数远大于平均力矩系数十余倍的“荒谬”结果，我的时间步长与网格大小与一篇使用Fluent计算的文章设置是一样的，但却得不到预见的结果甚至是发散，这让我感到很苦恼又很奇怪。很高兴看到了这篇帖子，看完您们的讨论后很有收获，但似乎还是不太清楚您最后究竟是如何解决得这一问题？是采用譬如说是设置壁面函数的LES，或者是您将时间步长设置的足够小来完成了整个计算？以及是否方便分享下您解决问题后的案例设置以供学习参考？

[HITSC30]

@BznW 您好，所用的case在上文百度网盘链接中。具体发现的原因是，OpenFOAM相对于Fluent计算网格要求更为严格，部分网格fluent可以计算的情况下，FOAM存在发散现象。

[BznW]

@HITSC30 感谢回复！没有看到上文有网盘连接嘞，只看到了您最初的设置，请问您最终是如何解决这一问题了呢？设置了更小的时间步长吗，还是更换了网格，以及有没有出现十分大的压力波动现象呢？

[HITSC30]

@BznW
前期我们模拟TPU114模型设置，见下载地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/161fNMd9disZoZtW-CZgaRg
提取码：rznq

[BznW]

@HITSC30 好的，感谢！

[BznW]

@HITSC30 您好，我想请问下您的这里的图示是否使用了Spalding壁面函数呢？我做了一个算例均值表现似乎还行但是脉动结果差的有点多，如下图。我没有使用壁面函数，但保证了近壁面y+约为1.2左右，亚格子模型选用的标准的SGS，对流项离散格式选取的linearupwind，据我的尝试似乎对流项格式会对结果影响较大？想问下您的对流项格式最终选取的是什么呢？以及想请教下哪些设置可能会对风压结果尤其是脉动风压结果影响较大呢？

@HITSC30 在 钝体建筑扰流的大涡模拟 中说：

@HITSC30

[李东岳]

@BznW 在 钝体建筑扰流的大涡模拟 中说：

亚格子模型选用的标准的SGS

标准的SGS是哪一个？