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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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。
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
- 为什么最终画图时候,对数率都取
E=1
,而不用E=9.8
? - 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$\kappa=0.4, -C=5.5$?
- 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$\kappa=0.4, -C=5.5$
- 为什么最终画图时候,对数率都取
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- 分辨率会影响结果,channel395的分辨率确实比较差。
- 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
- 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$u_\tau$?
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@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。