气泡槽道流的计算,求指点
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以前见过一篇气泡减阻的文章,用了千万级网格采用层流模型算了Re=9620的槽道流动,不知道对你有无帮助:Kim S, Oshima N, Park H J, et al. Direct numerical simulation of frictional drag modulation in horizontal channel flow subjected to single large-sized bubble injection[J]. International Journal of Multiphase Flow, 2021, 145: 103838.
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更新一下进展
使用背景网格 + 自适应加密的方法,compressibleInterDyMFoam求解器。
计算域流向x,壁面法向y,展向z,0.04 * 0.02 * 0.02 m,目标摩擦雷诺数 $Re_{\tau}=500$,粘性长度$\delta_{\nu}=2e-5m$,背景网格$\Delta x^+=\Delta z^+=10$,y方向网格渐变,壁面第一层网格$\Delta y^+L_{wall}=2$,槽道中心网格$\Delta y^+L_{center}=10$ 。
使用这种网格可以进行自适应加密。自适应加密的预处理可以参考 https://www.cfd-china.com/post/33052 。
t = 0.23s 的流场图像
算的确实有模有样。但有了新的问题:
第一个问题是:气泡之间会出现非物理的融合。这个问题是VOF方法都会存在的,解决方案有:不差钱,加密网格到可以算出气泡弹开;添加斥力模型。斥力模型这方面,和老师商量了一下后拉来师弟一起做。
第二个问题是:流场中的压强会不停地上升。如下面这张图,提取了壁面上$z=0$这条线上的点的时间序列,画出三维图,然后调整视角隐去x轴。它的压力是不停地再上升的,之后还算过好几次,调整了很多参数,都会有这个问题。
做过的尝试有:添加压力参考点和压力参考值,后来发现compressibleInterDyMFoam这种可压缩的求解器并没有读取压力参考值的代码,而且可压缩求解器中,压力的绝对值是有意义的。更改槽道驱动,fvOptions中可以使用meanVelocityForce或者直接添加确定数值的源项vectorSemiImplicitSource,但都还是出现了流场压力不断上升的结果。
打算再做的尝试:壁面上的温度边界条件可能没有设置对,一直都是zeroGradient,看资料说是使用固定温度。查了一些资料,发现可能是能量方程上有些问题。《可压缩湍流直接数值模拟》这本书上写:
可压缩流动的模拟,加源项的时候除了动量方程加源项,能量方程中也要加源项。OpenFOAM中没有给能量方程加源项,所以导致了压力的升高(中间的逻辑链我还没搞清楚)。