Cd计算不准的问题-LES-Re3900-三维圆柱绕流-pisoFoam

yhdthu

@wwzhao 你好，我有个新思路，是直接在of代码中改的，具体如下：

想办法求取每点的切向量，其方向在上下半圆都是流动的反向，之后与以UMean计算的snGrad做内积

实现这个切向量的方法很简单，就是用一个vector(0,0,1)与面法向量做叉积，再乘以面法向量在y轴的投影正负号函数

这是最后的效果图：

wwzhao

@yhdthu

这个是我的结果，纵坐标已经处理过，分离角85.8度。

random_ran

再顺思路：

将速度(矢量)沿切线(矢量)分解，求出切线速度(矢量)
对1所得切线速度（矢量）求梯度，得到含九个分量的二阶张量
用这个张量点乘法向量得到一个新的矢量，也就是切线速度沿法线上的梯度
将3中所得矢量点乘切线向量，最后得到一个标量
沿圆周画出4得到的标量，找到等于零的点对应的座标

这是目前基于O.F.直接计算结果，我能想到的计算分离角的方法。ParaView似乎对叉乘不太支持？这样第一步似乎就走不通了。还需要再研究。

看来不动O.F.代码真是麻烦了...

yhdthu

@random_ran 我改的代码如下，写的可能有点啰嗦，如果有更好的表达形式望告知

        forAll(wallGradUMean.boundaryField(), patchi)
        {
            const fvPatch& currPatch = patches[patchi];
            if (isA<wallFvPatch>(currPatch))
            {
                	
                wallGradUMean.boundaryField()[patchi] =
                    (
                    	-UMean.boundaryField()[patchi].snGrad() &
                    	(
                    		(
            			mesh.Sf().boundaryField()[patchi]
            			/mesh.magSf().boundaryField()[patchi]
                    		) ^ vector(0,0,1)
                    	)
                    ) * sign(mesh.Sf().boundaryField()[patchi] & vector(0,1,0));
            }
        }

random_ran

一种方法：

求出平均速度之后，用ParaView的 GradientOfUnstructuredDataSet 直接计算vorticity在Z方向上的分量. 不用动代码，只需要ParaView 5.2.0 版本以上。

yhdthu

@random_ran 这个我也试过，还要再次处理，我觉得有点麻烦，所以改了代码，我比较懒😂

bingningmeng45

@random_ran 这个圆形正交网格正交性确实很好，我也是做一个圆柱绕流DNS的算例验证Re=3900，刚开始采用o型网格感觉网格质量不是很好，计算效率不是很高。想换成此篇文献中的圆形正交网格，但不知道这样的网格边界条件是怎么设定的，比如说出口，入口的边界是半圆吗？希望你能解答一下疑惑

李东岳

0_1499871510271_2017-07-12 22-57-27屏幕截图.png

最近在准备课程的算例，有一个就是圆柱绕流，我找了找文献，目前圆柱绕流期刊里面大部分都是这种圆形网格。

不知谁那有文献做过矩形网格和圆形网格的对比研究？

@random_ran
你那个更换计算网格之后好像结果明显提高很多？

bingningmeng45

@李东岳你这个边界条件怎么给的

李东岳

@bingningmeng45
固定速度进口，零法向梯度出口，
零法向梯度压力进口，固定值压力出口。
Re=150
我参考的是一个SCI的文章，不过那个文章里面并没有解释为什么要用圆形计算域。

如果单纯只是为了保证网格非正交质量，在圆形计算域外拓展为矩形不知有何影响？

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X08000243

bingningmeng45

@李东岳 inlet区域是圆形网格哪个部分？左边半圆么？

李东岳

是的，左边半圆进口，右边半圆出口。

random_ran

@bingningmeng45
一开始的时候，我是用ICEM画的网格，矩形计算域。费劲周折对于3900的Re，Cd依然给出了偏高的预测。

圆形网格我是用ANSYS自带的网格生成，几乎是自动生成的。一方面质量高，另一方面操作简单，所以就没在纠结在矩形计算域为什么预测出偏高的Cd。 CFD中很重要的一步：网格无关性验证。就是说无论我用什么样形态的计算域，只要计算域足够大，随着对网格的加密，最终的数值解应该会去逼近一个值。很明显，用圆形计算域更容易实现这个过程。

我注意到你是用DNS来算。我不知道你的计算效率不高具体不高到什么程度。你用的什么版本的O.F.，你的计算设备怎么样？至于边界条件的设置，你可以参考摩托车算例。

cd $FOAM_TUTORIALST/incompressible/pisoFoam/les/

你可以试试

fixedValue

或者

turbulentInlet

我也用的是 @李东岳给出的解释。

@李东岳文献中这种圆形计算域越来越多。而且从圆形计算域衍生出来的计算域形态，比如在尾流曲渐进加密，可能能更好地捕捉尾流细节。

目前，我没有看到系统的比较计算域之间的差异，对这个经典问题的研究。还希望有了解的朋友指出。

这个网站上有人给出了这个经典算例，用网站的自己服务器两天左右就计算完成。

供你参考。

李东岳

@random_ran

目前，我没有看到系统的比较计算域之间的差异，对这个经典问题的研究。还希望有了解的朋友指出。

支持，可能专门做圆柱绕流的SCI里面或许有。

用网站的自己服务器两天左右就计算完成

你购买了他们的服务？2天大约用多少钱？

bingningmeng45

@random_ran foam-extend/3.1,广州天河2，用了864核算的，10s左右才能更新一次时间步，deltaT=0.001，效率不是很高，我画的是矩形区域O型网格，网格数量5千多万。计算300s，需要50多天时间，资源消耗太多，看别人的文献DNS圆柱绕流Re=3900资源消耗并不是很大,不知问题出在哪里；我现在准备换成圆形区域网格计算

random_ran

@李东岳
我是免费用户，那个网站很赞的地方是很多用户把模型都共享了。

@bingningmeng45
Hi，多谢分享细节，这个计算套装很酷。感觉你的网格可能画得太细了。

稍稍满足满足y+的要求就可以。

我也更倾向用圆形计算域。

另外可以试试 OpenFOAM-dev。大规模的计算，过多的processor文件会让你头痛的。

另外分解计算域的方式，不同scheme的选择，不同求解器的选择，不同的硬件，不同的节点选择,... 太多东西可以影响计算时间。

目前，我看到有人专门研究这些的是这篇文献：
S. Keough,2014,"Optimising the Parallelisation of OpenFOAM Simulations"。

但是计算量也不是很大，供你参考。

bingningmeng45

@random_ran
Mean streamwise velocity along the centreline of the cylinder这幅图怎么进行z轴（圆柱轴向方向）平均？还有对比其他的量也需要z轴平均。需要在算例怎么设置

random_ran

@bingningmeng45

方法有很多。

我自己的做法是用 perl 生成 python 脚本来作轴向平均。

再配合MATLAB做最后的平均以及画图处理。

bingningmeng45

@random_ran 你这个做法我不是很懂，能详细说明一下吗，谢谢

random_ran

@bingningmeng45

就是把ParaView中的操作脚本化。然后对生成的脚本做一些“胶水”处理。我这里用的Perl，你可以用自己熟悉的编程语言。

获得*.py 脚本的内容这样操作，在ParaView GUI 里面找到：

Tools - Start Trace

进行你的图形操作，直到输出数据文件为止。

然后 Stop Trace，就生成了 *.py 的脚本。

接下来对这个脚本文件处理就好。这个脚本文件中绝大部分都是一样的，只要你在感兴趣的地方稍作修改就好，比如储存地址，切片位置。

用Perl的目的就是少了做了几次“复制”“粘贴”。

最后生成一个“真正”的脚本，执行

pvpython *.py

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