LES与RANS的结果不相同

李东岳

你的上面的边界，进口在中间，中间两边的是什么，壁面么？这种射流如果算LES的话，一般是比较混乱的，类似这样：

捕获.JPG

cccrrryyy

@星星星星晴 LES和RANS的区别是全方位的，不要带着任何RANS里面的习惯来做LES。从最基本的开始，先跑个管内流经典算例再来做你自己的case比较好。

星星星星晴

@李东岳
大佬你看这个是k-e的结果，速度场，壁面的网格很粗，我也不考虑壁面，所以之前哪个nut的场，特别怪异我也可以理解。
我这个模拟是不考虑primary breakup那个区的，直接拿喷头下25mm测量数据，流场，parcel的
所以我完全不知道能不能达到你给的那个图的效果，而且 jet 速度也不高。。

我有一点很困惑，k-e里面，进口瞬时速度是 $u = \bar{u} + u'$
但是LES呢？我找到of内置一个turbulentInlet，还是我那个进口速度field，然后给了 fluctuationScale (0.15 0.15 0.15)。然后现在jet就变成了有点海草舞的那种扭动一点的状态。。不知道对不对。。
另外有一点，能不能通过调节Turbulence里面的 $C_e, C_k$ 然后大致让 LES的结果和KE的匹配呢？

星星星星晴

@cccrrryyy 谢谢大佬的建议，所以我想这看看找找有没有介绍OF LES的现成的资料什么的，在网上找了一圈，大部分都是介绍LES是空间filter，然后RANS是时均，然后什么关于Delta的设置啊什么的，完全摸不到头脑。。还有看到很多Delta用Van什么的，不是用cubeRootVol的，
包括Smagorinsky还是KEqn啊，什么WALE什么的很少有具体解读。。

我想问一下，我之前看到教材什么说LES肯定是Mesh-dependent的，而且根据理论来说，网格越小，约密集，这让解析的更多，Ko尺度嘛。那现在的问题就来了，如何选择合适的网格尺寸？另外一点在于如果假如Particle的话，网格也不能太小，不然也会有很多其他的问题。。
这个尺度很难把握，另外直接用k-e的网格，换成LES，不考虑壁面，您觉得可以么？

李东岳

你这个是瞬态RANS吧？fvSolution、fvScheme啥的都对么。

你可以在LES进口加扰动。如果进口周围都是墙的话，速度梯度比较大应该会发生不稳定行。

调节Ce、Ck可以，但是说不太通，现存的参数已经是前人调试过非常普适性的值，你调了之后，就不普适性了。

星星星星晴

@李东岳 test forbidden>?

星星星星晴

@李东岳 @李东岳
我这方面非常薄弱，我用的sprayFoam

@李东岳在 LES与RANS的结果不相同中说：

你这个是瞬态RANS吧？fvSolution、fvScheme啥的都对么。

你可以在LES进口加扰动。如果进口周围都是墙的话，速度梯度比较大应该会发生不稳定行。

调节Ce、Ck可以，但是说不太通，现存的参数已经是前人调试过非常普适性的值，你调了之后，就不普适性了。

$C_k$ $C_e$ 如果我用of 默认的设置的话，就如同第一个帖子一样了，jet直接射出去了，完全和ke的结果不一样，但是无论用什么方法，都应该和实验结果差不多匹配的吧，至少ke弄得匹配了

下面是k-e的设置

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  7
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      fvSchemes;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
ddtSchemes
{
    default         Euler;
}
 
gradSchemes
{
    default         Gauss linear;
}
 
divSchemes
{
    default         none;
 
    div(phi,U)      Gauss linear;
    div(phid,p)     Gauss linear;
    div(phi,K)      Gauss linear;
    div(phi,k)      Gauss linear;
    div(phi,epsilon) Gauss linear;
    div(U)          Gauss linear;
    div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
    div(phi,Yi_h)   Gauss upwind;
}
 
laplacianSchemes
{
    default         Gauss linear orthogonal;
}
 
interpolationSchemes
{
    default         linear;
}
 
snGradSchemes
{
    default         orthogonal;
}
 
 
// ************************************************************************* //

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
  =========                 |
  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  7
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile {
         version     2.0;
         format      ascii;
         class       dictionary;
         location    "system";
         object      fvSolution;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
solvers {
         rho
         {
                   solver          PCG;
                   preconditioner  DIC;
                   tolerance       1e-06;
                   relTol          0;
         }
 
         rhoFinal
         {
                   $rho;
                   tolerance       1e-06;
                   relTol          0;
         }
 
         "(U|k|epsilon)"
         {
                   solver                  GAMG;
                   tolerance               1e-6;
                   relTol                  0;
                   smoother                GaussSeidel;
                   nPreSweeps              0;
                   nPostSweeps             2;
                   cacheAgglomeration      true;
                   nCellsInCoarsestLevel   64;//sqrt(cellnumber/cores)
                   agglomerator            faceAreaPair;
                   mergeLevels             1;
                   minIter                 1;
         }
 
         p
         {
                   solver                  GAMG;
                   tolerance               1e-6;
                   relTol                  0;
                   smoother                GaussSeidel;
                   nPreSweeps              0;
                   nPostSweeps             2;
                   cacheAgglomeration      true;
                   nCellsInCoarsestLevel   64;//sqrt(cellnumber/cores)
                   agglomerator            faceAreaPair;
                   mergeLevels             1;
                   minIter                 1;
         }
 
         pFinal
         {
                   $p;
                   tolerance       1e-06;
                   relTol          0;
         }
 
         "(U|k|epsilon)Final"
         {
                   $U;
                   tolerance       1e-06;
                   relTol          0;
         }
 
         "(h|Yi|O2|N2|H2O)"
         {
                   solver          PBiCGStab;
                   preconditioner  DILU;
                   tolerance       1e-6;
                   relTol          0;
         }
 
         "(h|Yi|O2|N2|H2O)Final"
         {
                   $Yi;
                   relTol          0;
         }
}
 
 
PIMPLE {
 
         nOuterCorrectors    150;
         nCorrectors         1;
         nNonOrthogonalCorrectors 0;
         consistent          yes;
 
         outerCorrectorResidualControl
         {
                   "(U|k|epsilon)"
                   {
                            tolerance  1e-6;
                            relTol      0;
                   }
         }
 
         residualControl
         {
                   U                                 1e-6;
                   p                                   1e-6;
                   "(k|epsilon|omega)"                 1e-6;
         }
 
}
 
 
 
relaxationFactors {
         fields
         {
                   p      0.3;
         }
 
 
         equations
         {
 
                   epsilon         0.9;
                   k               0.9;
                   U               0.7;
                   ".*"        0.7;
         }
}
 
// ************************************************************************* //

星星星星晴

@李东岳
这个是那种魔改LES的 kEqn 的Ck和Ce的到的海草舞。。
out.mp4

cccrrryyy

@星星星星晴网格尺寸理论上是有一堆公式可以估算的，但大都针对基础的案例，平板流动啊啥的，对实操没啥用。最好的方式就是找类似的文献，别人用多少你就用多少

直接用k-e的网格感觉太粗了些，壁面不壁面的看你模拟的东西了。你这个没有传热，而且兴趣区域在中间不在外面，感觉壁面可能没啥影响。

RANS改到LES，需要考虑的有边界条件（特别是入口，可能需要添加认为的扰动）、时间格式、数值格式（迎风就不太好，中心差分会好一些）、网格等等。所以比较建议先找个标准的算例试一下。

另外说一点，RANS你用的k-e，这里的k是所有的湍动能。LES里面的k是ksgs，是亚格子湍动能，不一样。Smagorinsky的话其实没有直接求解这个ksgs，直接用代数方法给出来的，但也有直接求解ksgs的（叫kEqn还是啥的，就是ksgs有一个自己的输运方程）。

星星星星晴

@cccrrryyy
多谢大佬的解释，上面那个视频已经是三个方向添加15%的的turbulence了，原本ke里面就是一个user define的测量速度，然后LES进口也没有k的影响，我就觉得加个turb试试看，回头做个fieldaverage然后和测量比一下就好。所以我就在纠结 $C_k C_e$ 是不是就自己瞎选选就行，反正只要符合实验结果都可以啊。我是这么理解的

我没有传热，没有壁面。其实课题主要研究的是 kinematic 的方向和其他的关系不大。

时间格式，数值格式我回头查一下，因为我看了一下tut的设置，到时候跟着改改。
标准算力？cavity？pitzdaily？也和jet没关系啊，我回头在翻翻吧。

我现在用的就是kEqn求的$k_{sgs}$，没用smagorinsky。现在就有个问题，不知道大佬能不能帮忙解个惑。
在kEqn里面有下面这个方程，我可不可以理解为这个东西算的是$\varepsilon_{sgs}$？因为我也需要这个$\varepsilon_{sgs}$。
长话短说，我们用的particle turbulence dispersion model是根据$k-\varepsilon$的，所以有一项是需要知道这俩值的，现在考虑到转到LES的话，简单粗暴的将$k$ 和$\varepsilon$ 转为sgs的。
道理都是一个道理，parcel见到的瞬时流场速度。 RANS的话就是全model，LES的话就是真实+sgs呗。您觉得靠谱么？

template<class BasicMomentumTransportModel>
tmp<volScalarField> kEqn<BasicMomentumTransportModel>::epsilon() const
{
    return volScalarField::New
    (
        IOobject::groupName("epsilon", this->alphaRhoPhi_.group()),
        this->Ce_*k()*sqrt(k())/this->delta()
    );
}

星星星星晴

@李东岳在 LES与RANS的结果不相同中说：

你的上面的边界，进口在中间，中间两边的是什么，壁面么？这种射流如果算LES的话，一般是比较混乱的，类似这样：

话我我才看懂大佬的问题，
进口u：turbulentinlet, p: zerogradient
出口u：inletoutlet p:totalpressure

星星星星晴

@李东岳进口没有壁面，就是将一个PDA的测量面作为进口了，壁面就是外壁面内部啥也没有

cccrrryyy

@星星星星晴首先，那个视频是LES么？如果是的话，那很明显你的网格太粗了。按道理来说jet出来的地方，由于速度和周边环境的速度不一致，外缘在离出口很近的地方就应该开始有涡出来。你的网格量，RANS和LES都是一样的？

其次，Ck，Ce这些系数，是可以调的，而且LES里面这些系数只要不是太离谱，可能差异不会特别大。所以重点仍然是，找个类似的文献用人家用的就行，总比完全没有依据好。

最后，你提到的sgs下的耗散率，我个人是没见过这么定义的。这一项光看ksgs的输运方程，是表征ksgs的耗散率，但能不能和RANS里面的k-e模型的e对应起来，感觉需要严格的公式推导才可以。

星星星星晴

@cccrrryyy 感谢您的回复。

@cccrrryyy 在 LES与RANS的结果不相同中说：

@星星星星晴首先，那个视频是LES么？如果是的话，那很明显你的网格太粗了。按道理来说jet出来的地方，由于速度和周边环境的速度不一致，外缘在离出口很近的地方就应该开始有涡出来。你的网格量，RANS和LES都是一样的？

是的，我没有修改网格，只修改了湍流模型，作为第一次尝试。
确实，我这个还没有涡。
我整个进口是开放的，不是东岳大佬说的有壁面的情况。
整个进口的边界条件是turbulentinlet，然后每个cell都根据实验测的结果分配了值。然后fluctuations是0.15 三个方向。

其次，Ck，Ce这些系数，是可以调的，而且LES里面这些系数只要不是太离谱，可能差异不会特别大。所以重点仍然是，找个类似的文献用人家用的就行，总比完全没有依据好。

这个我得回头翻一下。

最后，你提到的sgs下的耗散率，我个人是没见过这么定义的。这一项光看ksgs的输运方程，是表征ksgs的耗散率，但能不能和RANS里面的k-e模型的e对应起来，感觉需要严格的公式推导才可以。

KE 里面的epsilon是需要解方程的。
这部分我也得回头查一下, 最起码看看OF内置的

星星星星晴

@cccrrryyy 悟了

李东岳

我整个进口是开放的，不是东岳大佬说的有壁面的情况。

我认为你搞成进口+壁面会有很大区别

星星星星晴

@李东岳改不了，不然就没办法和实际的东西对应的上了

大佬求下面链接的文档啊。。
http://www.dyfluid.com/LES.html

李东岳

@星星星星晴这个需要处理下。我找时间处理下。网页换了。

你可以改一下试试，不为了符合实际，就是纯对比下玩玩

百善孝为先0626

@星星星星晴您好，请问可以贴一下这张图所在论文的题目吗？谢谢！

cccrrryyy

@星星星星晴这些图能看出来啥

星星星星晴

@cccrrryyy 看起来大概应该弄成什么样。总要在脑子中有个大概的picture然后才有方向啊

@百善孝为先0626 Comparison of RANS and LES Turbulence Models against Constant Volume Diesel Experiments S. Som*1, P.K. Senecal2, and E. Pomraning2

cccrrryyy

@星星星星晴哦哦这个意思。确实是这样的，jet这种情况，喷出来5D左右甚至以内就应该能看到开始发展的涡了，不然LES就有问题。

星星星星晴

@cccrrryyy

百善孝为先0626

@cccrrryyy 非常感谢！

cccrrryyy

@星星星星晴感觉还是不太对，网格需要再细一些。

李东岳

@星星星星晴在 LES与RANS的结果不相同中说：

大佬求下面链接的文档啊。。
http://www.dyfluid.com/LES.html

http://www.dyfluid.com/theory.pdf 我最近更新在这里了你可以看下 51页

我整个进口是开放的，不是东岳大佬说的有壁面的情况。

如果你不是这个边界条件，是开放的，那存在卷吸的情况，会很不一样