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LES直流槽道边界层模拟,如何得到正则化速度u+以及正则化坐标y+?

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  • 东方白杨东 离线
    东方白杨东 离线
    东方白杨
    写于 最后由 编辑
    #101

    是我搞错了。。。湍流就应该这样,抛物线型速度型线是层流吧

    CAS-IET

    1 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
    #102

    是的,你得湍流的没问题,就是时间平均多搞搞,目前不对称

    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
  • 东方白杨东 离线
    东方白杨东 离线
    东方白杨
    写于 最后由 编辑
    #103

    @李东岳 嗯嗯,老师您知道Eugene de Villiers论文里的LES数据在哪里能下载吗?我想对比一下

    CAS-IET

    1 条回复 最后回复
  • 东方白杨东 离线
    东方白杨东 离线
    东方白杨
    写于 最后由 编辑
    #104

    一个星期,终于把这个算例搞明白了,纪念一下,感谢上面前辈们的分享!
    image.png

    CAS-IET

    李东岳李 1 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
    在 中回复了 东方白杨 最后由 李东岳 编辑
    #105

    @东方白杨 我去,厉害啊,老铁,你这个厉害。

    上面帖子当时我没回,后来我就忘了

    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
  • 东方白杨东 离线
    东方白杨东 离线
    东方白杨
    写于 最后由 编辑
    #106

    @李东岳 方法都是一样的,只不过算的更多时间更久,疯狂造超算资源(滑稽滑稽)

    CAS-IET

    1 条回复 最后回复
  • 风 离线
    风 离线
    风云5091
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #107

    @学流体的小明 大佬,请问你们y+、u+沿某一条轴上的分布曲线是怎么画出来的啊,openfoam自带的后处理函数yPlus貌似只能得到壁面第一层网格上的y+,其余部分都设置的是0:laile:

    学流体的小明学 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 风云5091 最后由 编辑
    #108

    @风云5091 我们这些都是槽道流里面的实际坐标,除以特征长度,得到的无量纲化坐标y+。
    你如果只做验证的话,OF输出的yPlus足够了,应该可以在paraview显示出来。
    OF输出的yPlus确实只存在于那个边界patch上。

    风 1 条回复 最后回复
  • 风 离线
    风 离线
    风云5091
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #109

    @学流体的小明 谢谢大佬解答。我是做可压缩湍流(平板)边界层内的热化学非平衡效应的,最近要验证openfoam里的求解器,希望能算的准边界层内的流动,应该要用到整个流场里面的u+、y+,我看您上面发了一个网盘链接有直接算摩擦速度的matlab程序,但是链接显示过期了,麻烦能再发下吗,我想学习参考一下。另外大佬之前有用过rhocentralFoam吗,我用的hy2Foam非平衡程序是基于这个求解器开发的,不知道这个求解器算边界层怎么样?

    风 1 条回复 最后回复
  • 风 离线
    风 离线
    风云5091
    在 中回复了 风云5091 最后由 编辑
    #110

    @风云5091 刚刚仔细找了一下,发现大佬后面又发了一下链接,能正常下载了,目前就第二个问题需要大佬解答:papa:

    1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #111

    根据《无痛苦NS方程笔记》,对数率公式是有个E系数,一般取9.8。《An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method》也是这种写法。
    22bed13e-0ca9-45bf-a614-4900eeba6b40-image.png


    约翰霍普金斯湍流数据库$Re_\tau=1000$结果,包括上文对$Re_\tau=395$结果对数律对比,都是将E=1来考虑。

    https://turbulence.pha.jhu.edu/docs/README-CHANNEL.pdf
    681316e2-d420-46db-92df-3cb952cbd8a5-image.png


    @学流体的小明 @李东岳 ,现在问题是:

    1. 为什么最终画图时候,对数率都取E=1,而不用E=9.8?
    2. 根据约翰霍普金斯湍流数据库,DNS计算$Re_\tau=1000$的对数律,其 k 和 C 值并不是取 $\kappa=0.4, -C=5.5$。换句话说,光滑壁面的对数律系数,是否会随着雷诺数的改变而改变,而不是都是固定的值$\kappa=0.4, -C=5.5$?
    3. 现在有个观点是,of自带算例 channel395,后处理计算$U^+$和$y^+$时,应该用实际计算出来的$u_\tau$,而不能用理论$Re_\tau=395$的反算值。原因是自带算例 channel395 实际模拟得到的$Re_\tau$并不等于395,相当于实际得到的是其他雷诺数的充分发展湍流,用模拟的$u_\tau$计算$U^+$和$y^+$,其剖面在粘性子层依然满足线性关系,但在对数律上公式系数应当类似约翰霍普金斯湍流数据库$Re_\tau=1000$结果重新取值,使得满足另外的对数律关系,而不是沿用$\kappa=0.4, -C=5.5$
    学流体的小明学 C 2 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #112

    也就7#用实际计算的$u_\tau$计算的这个图,需要改变对数律的公式系数

    f9a422c9-bc1a-4980-8895-c3d5c863860a-image.png

    1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #113

    我认为首先确实是在分辨率不够的情况下,channel395是算不好的。我后续算过摩擦雷诺数1000和550的雷诺数,在网格分辨率足够的情况下,对数区的速度都是符合$\kappa=0.4,\ -C=5.5$对应的对数关系的。
    如果按照改变常数的思路去,得到的-C大概为7,应该不在以前的研究者们推荐的那个范围了。

    a1dcd18d-1fd0-44cd-ad29-a4434e18fbc6-image.png

    C 1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #114

    @学流体的小明

    1. 分辨率会影响结果,channel395的分辨率确实比较差。
    2. 但看约翰霍普金斯湍流数据库$Re_\tau=1000$的结果,拟合的是$\kappa=0.4098,\ -C=5.2$。以及$Re_\tau=5200$,拟合的是$\kappa=0.384,\ -C=4.27$,说明对于不同雷诺数,这个对数律系数是波动的。

    https://turbulence.pha.jhu.edu/docs/README-CHANNEL5200.pdf
    6c5c4cbd-aba8-4587-ad9a-5276e836a2e1-image.png

    1. 还有个问题是网格分辨率足够情况下,摩擦雷诺数1000和550的工况,最终模拟的$u_\tau$与理论值有对得上吗?计算$U^+$和$y^+$用的实际的$u_\tau$,还是理论的$u_\tau$?
    学流体的小明学 1 条回复 最后回复
  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #115

    @coolhhh
    一些槽道流DNS的文献里面应该有系数方面的讨论吧,我倒是没深入学习过这方面的内容。

    目标$u_\tau$和实际$u_\tau$之间的差距,取决于槽道驱动的方式。因为计算之前基本上是不知道最后能算出来多少的,如果给一个固定压力梯度值,最后的结果不一定一致。但是可以在计算过程中不断地调整驱动的压力梯度值,到目标摩擦雷诺数之后,大概就平衡了,最终就会得到比如1000和550的摩擦雷诺数。
    我计算的时候,550的使用了理论公式计算出来的压力梯度,下面这个:

    学流体的小明 在 LES直流槽道边界层模拟,如何得到正则化速度u+以及正则化坐标y+? 中说:

    方法四:
    在完全发展的槽道流中
    $$ \frac{{\partial p}}{{\partial x}} \times h = {\tau _w} $$

    得到的结果就是550,零点几的差距。

    计算$U^+$和$y^+$我都是用实际的$u_\tau$的。不过看情况喽,有理由的情况下用理论的$u_\tau$也可以。

    C 1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 学流体的小明 最后由 编辑
    #116

    @学流体的小明 感谢回复:146:

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  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #117

    我对 https://turbulence.oden.utexas.edu/ 提供的 Channel Data (2015) 不同雷诺数湍流的 y+U+ 的对数律系数拟合了下,主要是对y+范围30-300这段进行拟合(考虑过高的y+段对拟合结果有挺大影响)。约翰霍普金斯数据库的 $Re_\tau=1000$和$Re_\tau=5200$也是来自于这个数据库。由于考虑拟合段不同,所以本次拟合结果的系数与约翰霍普金斯数据库提供的系数有点不同。

    以下是拟合结果,可以看出DNS计算结果,只有$Re_\tau=180$满足系数$\kappa=0.4,\ -C=5.5$,其他雷诺数结果其实都有点偏差
    a6d62a5a-3a98-45cf-b7bd-e8f4252cf2cf-image.png
    fb2b3cc0-5577-4da8-b88b-f0d56c554feb-image.png
    00c97569-6eee-45b5-b73f-d69a52c00fcc-image.png
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    f9b0c588-0b1a-4560-9f75-90354dada5be-image.png

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  • 学流体的小明学 离线
    学流体的小明学 离线
    学流体的小明 神
    写于 最后由 学流体的小明 编辑
    #118

    再贴一下Pope的Turbulent flows书中的channel flow得到的壁面速度分布,里面的系数是5.2,而且还提到了拟合的差距应该在5%即4.94 ~ 5.46之间。
    44d8db89-7091-4cbb-8de1-c6976c66489a-image.png

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  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    写于 最后由 编辑
    #119

    系数B确实会随着雷诺数不同,有略微波动。《Kim J, Moin P, Moser R. Turbulence statistics in fully developed channel flow at low Reynolds number[J]. Journal of fluid mechanics, 1987,177:133-166.》文章中也提到了雷诺数比较低,B=5.5

    908490eb-b40f-4968-ad79-3bc0ae94a791-image.png
    a3903e77-0e01-4ba3-ab3b-dee1013905db-image.png

    《Moin P, Kim J. Numerical investigation of turbulent channel flow[J]. Journal of fluid mechanics, 1982,118:341-377.》中的结果 B=5.0
    c596e78d-8102-43aa-902f-d38d7fecd1cd-image.png

    1 条回复 最后回复
  • C 离线
    C 离线
    coolhhh 神
    在 中回复了 coolhhh 最后由 编辑
    #120

    问了下gpt,原来对数律两种不同写法这么来的,当$E=9.8,\kappa=0.41$,对应的 $B=1/\kappa*ln(E)=5.57$

    59be8966-9745-477c-a7c4-3c4e7c7a5e52-image.png


    查尔姆斯的湍流模型课件也写了这种关系:
    bb5059d5-32a3-43b1-bc19-4b07c79e9ffd-d0fc48542e8cac592f0757c1b5559f2.png

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