Cd计算不准的问题-LES-Re3900-三维圆柱绕流-pisoFoam
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各位OFer:
最近我在做三维圆柱绕流问题，但是Cd却无法和文献出现的数据相匹配，问题不知道出在什么地方。
下图中 蓝色曲线是drag系数历史，20个周期的平均值为1.3左右，Strouhal 0.20和文献非常接近。但是Cd却得到一个偏高的数值。
网格是用ICEM按照Youtube上的视频一步步做的。首先生成的是二维网格，然后在span wise 的方向上伸长了32个节点，长度在 pi*D/2。 我用2维网格在ANSYS/FLUENT 17中做过测试，Re在3900的情况下，能满足Y+小于1。网格形态和文献中出现的矩形情况类似。 32节点的三维扩展，得到了的总网格数在5百万左右。 之后，我又做过补充测试64个span wise 的伸长，但是结果没有太大差别。
边界条件。 速度INLET，零压力OUTLET， noSlip 圆柱表面。 上下面是墙函数并且使用零剪应力条件，前后面是对称边界条件。之后，我还尝试了cyclic边界对于上，下，前和后面，结果还是没有太大差别。
时间步长取的是10^-4秒，求解器pisoFoam, SpalartAllmarasDDES LES 湍流模型，OpenFOAM v4.1 版本，硬件和操作系统是：24 cores/node, Memory per node 32 G, infiniband, AMD @2.1GHz CPU, Centos 6.8. 大部分是用144核并行计算。
0，constant和control文件如下：
10_1482345647509_U.txt 9_1482345647509_turbulenceProperties.txt 8_1482345647509_transportProperties.txt 7_1482345647509_p.txt 6_1482345647509_nuTilda.txt 5_1482345647509_nut.txt 4_1482345647509_k.txt 3_1482345647509_fvSolution.txt 2_1482345647509_fvSchemes.txt 1_1482345647509_decomposeParDict.txt 0_1482345647499_controlDict.txt大家有什么样的建议吗？
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inlet 到圆柱中心距离是10倍的圆柱直径，outlet到圆柱中心是20D, 上下两个面距离是20D。
之前在FLUENT上用同一套网格做过3900的例子，Cd均值为1.1，WALE是LES的子网格。
别的子网格还没有尝试，我会尝试用别的子网格。
现在500万的网格正在尝试用更严格的收敛准则,10的负7次方对于所有变量。
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@random_ran 圆柱长度用piD应该好点，你看看你算出入口的p是不是大？如果大就是入口和出口之间存在的压差对结果造成了影响，如果大就要对入口到圆柱之间的距离加大，或者适当调整一下网格。还有你看看你的courant number，我感觉这个不要太大，同样网格下，不同的courant number结果也会有不同。
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@random_ran 不行，你就在试一试换一种网格画法，调整一下你的网格。
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对于这个网格，个人感觉是能接受的。主要原因是用同样的网格用FLUENT跑出了1.1的Cd。
到目前为止，我其实还有很多地方不太明白。特别是边界条件的设置，离散格式的选取。
对于边界条件：
OF非常不友好。要在0文件中设置5个子文件。每一个子文件中k,p,U,nut 以及nuTilda 对每一个边界都要从头到尾设置。 这套边界条件的设置，特别是k,nut和nuTilda是基于教程里的摩托车算例。但是对于他们的物理意义理解就不如p和U那么明朗。比如k文件中的0.24取值：在inlet是fixedValue，在outlet是inletOut边界条件。 还比如nut和nuTilda文件的设置。我不清楚这些参数会对Cd有什么样的影响。另外对于cyclic 边界条件，我尝试过的是上，下，前 和后面，四个边界条件同时改成cylic，会不会是只用使用前后两个面cyclic，另外两个面用wall+zeroGradient?
对于时间的离散，我用的是一阶精度的backEuler，这个对比FLUENT有所不一样，FLUENT会主动提示你时间离散选用二阶以上精度。问题可能出在这么？
另外还有一个比较极端的想法，既然FLUENT能算出1.1，OF用同样的设置不行吗？ 问题在于FLUENT的LES子网格我使用的WALE，OF的子网格有很多，难道说应该把主要精力放在LES的子网格上吗？
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首先，祝大家新年快乐！ 对一个月前的问题继续进行补充。
用了 dynamicKEq 的子网格，得到的阻力和升力系数如下：
计算还在继续，虽然现在只算了几个周期。Cd的均值在0.99左右，这个值和文献报道的数据非常接近了，但问题也很明显：居然出现了负的阻力系数。之前的模拟虽然Cd稍微偏高，但是阻力系数没有出现负值，甚至都没有下过1.00。网格是用的同一套，y+在1以下，Courant 最大值在整个过程中在0.2以下。
Lysenko, D. A. et al.(2012)同样用OpenFOAM进行了LES模拟三维圆柱绕流，其中他对比了两个子网格的不同，传统的SMAG以及dynamic k-equation(TKE)。论文中的Cd,Cl 历史如下：
。他们的TKE模型计算得到的Cd的r.m.s 值很小，和我的试算反差很大。查看fvSolution文件后，我怀疑是残差标准的设置可能会影响数值计算结果，所以会想办法提高标准后看结果怎么样。
另外一个比较头疼的问题是尾流的速度曲线：文献中出现的这根曲线，横轴是计算域中轴线（原点在圆柱中心）；纵轴是进口速度方向上的速度大小，通常是非常平滑的，如下图：
而我的计算结果，请注意是黑色虚线那条：
虽然大体上类似，但是波动却非常明显，不知道这是什么原因造成的。我的采样点是从Cl的历史中，发现振荡稳定后，取了10个周期。 而上篇文献则取了150多个周期，这个问题的来源吗？或许大家有更好的见解？
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换了计算域的形态，居然就能吻合得很好了。
Cd 均值 1.03； St 0.21; Cl_rms 0.20; 30个周期96核，只用了12个小时；
可是为什么之前矩形计算域，算出偏高的数值？
难道雷诺数一样，不同的流体性质，也会对计算结果产生影响？
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@random_ran 你这次只改了流场吗？你之前矩形的流畅有没有把过度的地方改一改，看看结果有影响吗？相同雷诺数，不同的流畅性质应该不会产生影响。
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Hi yhdthu:
我的这个case没有重点关注涡量的绝对大小。主要考察的是平均Cd， Strouhal 数，recirculation的长度。 voriticiy 只是用三维等值面做了一下wake的结构。 不知道你的case 重点考察的对象是什么？ 如果你能提供的一下你的涡量考察的座标，我可以把我的数据提供给你。
对于蓝色的线的Cd 我是把每个一个时间步长的Cd都输出来。这个Cd是平均的整个Cylinder的表面。 然后把每个时间点的Cd 对时间用matlab plot一下就是那张图了。
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@random_ran
好的，谢谢你
第一个应该是用的DES模型计算的吧，我看帖子最上面的Cd随时间变化幅度很小，但是后面哪个用了动力模式做的Cd图波动很大，虽然均值基本上是和实验对得上的我的目的是想做空化模拟，但事前要先将湍流结构捕捉的较好才可以，目前二维试算用的是动力模式，Cd波动也很大，我不是每个时间步输出的结果，平均起来效果不是很好，可能是样本点太少了
可否将Cp曲线也po出来呢？还有其时间平均的定义，希望能做个参考，非常感谢
BTW，如果可以的话，加个微信好友，可以随时交流～358253794
