钝体建筑扰流的大涡模拟
-
@coolhhh
感谢各位师兄回复，空计算域风场已经调整过应该还算对得上，但是最终算的结果尤其是脉动风压对不太上（以及侧面的平均风压），如上上图整体偏小，算例近壁面y+平均值在1.2左右，库朗数最大值始终在1左右。现在考虑可能的原因是对流项离散格式和亚格子模型的选取问题？或者说可能是因为TPU除了Iu剖面的其他统计量与我自己的假设不同导致的结果差异？另外一个问题想请教各位师兄的是因为网格密和时间不长小所以每次调整参数比较慢，我看有的文章会采用较大的时间步长比如0.001，但不知道当取大时间步长以及壁面函数比如前面师兄的nutUSaldingWallFunction结果尤其是脉动风压结果还能否计算准确呢？ -
-
把坐标轴数值范围设置大点，平均风压为[-1.5,1]，脉动风压为[0,0.5]，你的结果看起来跟别人的应该差不多。
-
模拟出口用了压力出口吗，入口用了什么方法？感觉应该有做入口质量平衡修正
-
计算保证了近壁面y+平均值在1.2，时间步长设置多少？对于TPU要保证y+<1，时间步长应该要特别小。
-
nutUSaldingWallFunction，目前模拟结果精度其实跟你现在模拟结果差不多，但时间步长比如0.001，这个设置感觉还是偏大。脉动风压小，漩涡脱落强度弱，导致侧面的平均风压偏小，这对于LES是合理的结果。因为网格再加密计算量就非常大了，比如每个方向网格加密1倍，总数量就是增加到8倍，对于脉动的过滤改善效果可能也未能达到预期。
-
总的模拟时长设置，实际用于统计风压的时长设置，这也可能对结果影响
-
-
@coolhhh 感谢回复！这两天做了两个算例
- 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。
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。-
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。
-
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
-
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。
-
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
-
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
-
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？
-
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？
-
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。
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！
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？ -
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！
-
- 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。
- 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 - 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。
- nutUSaldingWallFunction没有细研究，只是简单使用。目前看结果其实还可以。
- 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。
- 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。
- 压力出口指的是p出设置为fixedValue=0，一般都这么设置
- 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。
-
