圆柱扰流计算与物理现象问题思考
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@random_ran 你好,我用2D几何模型,DDES_SA湍流模型试算Re3900,算的基于Cd的St数和基于Cl的St相差甚远,是不是必须有2倍的关系计算才是正确的呢?有没有相关文献说明这个问题呢?谢谢
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3900 已经是sub-critical了,这个区间的雷诺数已经有3D效应了,建议extrude你的2D 网格,在轴向上拉长 pi 的长度并布置48或者更高层网格。
对于这个St从Cd和Cl的计算产生的差异,我觉得这样理解比较好:
想象钟表平面是那个圆柱截面,3点钟方向是流体流动方向,也就是Cd的方向,12点钟是升力系数为正的方向。这样规定好座标轴以后,我们在讨论作用在圆柱体表面的力的周期性变化。
你可以想象钟表上的时针代表合力的方向,合力的周期性变化表现在时针的来回转动。
- 当1点钟的时候,我们假定一个周期开始,这个时候Cl出现了最大正值。
- 当3点钟的时候,Cd出现最大正值。
- 5点钟的时候Cl,最大负值。
从1点到5点,经历了半个周期,你会发现:
Cl从最大正值逐渐变为最小负值,这就是正好是vortex shedding 的半个周期。再来看看Cd:
Cd在1点钟的时候,我们要把Cd的真值是1点钟投影到3点钟上的大小,所以Cd此时是最小值,从1点钟到3点钟,Cd逐渐增大到 最大值(此时此刻Cd不用投影)。接下来从3点钟到5点钟,Cd又逐渐减小到最小值,同样需要在3点钟方向上做投影。
总结一下:
从1点到5点,这个半个vortex shedding 周期内:
- Cl 也是半个周期
- Cd 经历了一个全周期
所以依据Cd计算的St大小应该是依据Cl的两倍。而基于Cl得出的St,和vortex shedding的频率值正好吻合。
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@random_ran 你好,我最近想研究一下网格的变化对St和Cd_ave的影响,还是那个2D模型,我算了很多算例,但是发现一点规律也没有,经过反思,我认为可能是我统计方法的问题,我的方法是这样的:
为了能够使不同网格进行对比,要确立一个统一的标准,所以我选择了一个固定的时间段,比如0.4s,对每一个case求解的物理时间是2s,寻找这2s内哪个0.4s interval 的Cl_ave最小,因为理论上说,足够长时间平均的Cl值应该是0(合力为0),此时对应着Cp曲线也为最好程度的对称,即上半表面的Cp曲线和下半表面重合,此时统计出来的标准就唯一了,但是每个case在0.4s内的周期数不一定相等,我认为这个影响不大,忽略。
按此方法统计出来的结果,完全没有任何规律,比如随着某个region网格的加密,Cd/St呈现什么样的特性,请问你做统计是按照什么原则做的呢?难道是所谓的“足够长”的时间么?谢谢 -
@random_ran 你好,我现在开始做3D的圆柱扰流了,Re3900,现在我想统计时均的Cp曲线,时均的容易统计,但是在展向在做一次空间平均怎么做呢?
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@yhdthu 在 圆柱扰流计算与物理现象问题思考 中说:
能够使不同网格进行对比,要确立一个统一的标准,所以我选择了一个固定的时间段
我觉得 网格变化对St 和Cd-avg 的影响应该是 当网格达到一定程度,再加密网格这两个值都没有太大波动。但对于“太大”的理解也是因人而异的。有时候我觉得小数点后一位不变就可以,有的人觉得两位甚至三位。
物理时间的选择,我个人的做法是开始的时候尽量往长的算,单位是星期。然后选择10,20,30,40个vortex shedding 周期(近似)来看看结果有没有太大的变化。最后再统一做决定。总结一句话,有多少计算资源我就干什么样的事情。
我没有空间平均过Cp,只做过中截面的。目前我能想到的就是用ParaView后处理,沿轴向上切很多截面,输出压力的分布,然后先在时间上平均,最后在空间上平均。
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@random_ran 在 圆柱扰流计算与物理现象问题思考 中说:
@yhdthu 在 圆柱扰流计算与物理现象问题思考 中说:
能够使不同网格进行对比,要确立一个统一的标准,所以我选择了一个固定的时间段
我觉得 网格变化对St 和Cd-avg 的影响应该是 当网格达到一定程度,再加密网格这两个值都没有太大波动。但对于“太大”的理解也是因人而异的。有时候我觉得小数点后一位不变就可以,有的人觉得两位甚至三位。
物理时间的选择,我个人的做法是开始的时候尽量往长的算,单位是星期。然后选择10,20,30,40个vortex shedding 周期(近似)来看看结果有没有太大的变化。最后再统一做决定。总结一句话,有多少计算资源我就干什么样的事情。
我没有空间平均过Cp,只做过中截面的。目前我能想到的就是用ParaView后处理,沿轴向上切很多截面,输出压力的分布,然后先在时间上平均,最后在空间上平均。
您好,我最近也在做三维圆柱绕流,用Fluent模拟的,小白一个,想问一下,Fluent中用Monitor监测的圆柱表面的Cd和Cl的结果是空间平均的还是某一个切面的啊。谢谢。
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还在,:).
时间离散对结果影响大吗,还有Crank-Nicolson后面的系数应该怎么取?
Please see: https://cfd-china.com/topic/3834/分享-openfoam不同离散格式的简单研究
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@random_ran OK 感谢! 很好的分享!