请问有人能帮忙解答这个问题吗?
Calf.Z-DNS
帖子
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圆管DNS后处理中需要分析湍动能TKE和Reynolds shear stress(RSS),表达式分别如下:
其中Ui是圆柱坐标下三个方向上的速度。ui''表示Favre平均下的速度脉动。Favre平均就是:
那么我想请教下我这么推导是正确的吗?
或者说通过其他量就能计算得到TKE和RSS? 我试过Uprime2Meanxx来表示u''u'',画出来的趋势差不多。但不知道对不对。
另外我想了解圆柱坐标下的径向速度Ur如何得到呢,通过根号(UxUx+UyUy)吗?
以上问题还望解答,谢谢!
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@cxzhmg 我之前跟同学讨论的是泄压可能是因为设置cyclic的效果就像是一道虚设的面,面上可以流进流出,而真正有阻挡作用的是wall壁面,因此channel就像是上下两个平板之前存在一个自由流动的空间一样,于是留着留着就泄压。但如果像圆管那样四周都是wall,就不会泄压。另外我采用了低马赫数假设,压力的变动不影响物性计算。因此无论压力是否泄压,我的物性计算还是正常的。
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圆管DNS的后处理,有的论文里面图长这样:
纵坐标的u''是基于Favre平均下的脉动量。Favre平均就是:
所以我在想OpenFOAM在计算时会自动生成一个张量场UPrime2Mean,如果控制方程是可压缩的话,我看网上说可压的雷诺平均NS方程相当于Favre平均NS方程。
那么我不确定这个UPrime2Mean是基于雷诺平均下的量,还是基于Favre平均下的量?
如果是基于雷诺平均下的量,那么为了得到Favre平均下的速度脉动,是否需要在计算前先生成复合量ρu,然后计算出它的时均量,接着用ρu的时均量除以ρ的时均量,得到u的Favre平均量,然后再用u的瞬时量减去u的Favre平均量,得到Favre平均下的瞬时的脉动量。
但有个问题是作图需要时均的脉动量,而我只知道如何求得瞬时的脉动量 时均的脉动量要怎么办呢? 自己手动将一个个瞬时量做时间平均,效率太低了。还望指点。
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没有具体看流线,但我觉得应该是弯曲的,不过不清楚是否是规律弯曲的。
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先前有研究竖直圆管的摩擦压降分析。我画出了圆管的轴向中心沿线分布,查看了压力场,发现整体趋势是笔直的,但局部却是成台阶状的分布
按理说不会出现这种情况吧。压力突然垂直向下,那不是压力梯度无穷大了吗?但是计算过程仍感觉没有问题,没报错。
不知道是什么引起的这种现象? -
我想了解下OpenFOAM是否可以批量截取截面?比如轴向有1000个网格点,就截取1000个面,然后计算每个面上的某物理量平均值。我看cfdpost可以联合Python进行批处理。我尝试了foamDataToFluent,但导入fluent流场都错了,就做不了批处理。
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我做的压力驱动流,也是两个平板间的channel flow,上下有温差,但不考虑浮力。瞬时温度场长这样:
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@Exthan 一般有两种方法,查表法和多项式拟合
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@东岳 谢谢老师。uTau的公式我知道,但不用把这个公式植入代码里面吗?如果需要的话,有点不太清楚怎么写入代码,还望赐教。
DNS圆管的算例目前还在算呢,所需要的资源太大了,算比较慢。 -
@东岳 老师 ,请问uTau不应该用公式植入吗?在沿管方向的壁面上,uTau应该是变化的吧。如果用初始值计算出来的uTau定值植入,我试了下,湍流模型没有达到自己预想的效果。
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@东岳 好的谢谢!
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如果要植入MK湍流模型的话,里面有一项
其中y+我按照了东岳老师提供的方法,那就是如下图:
编译成功,但按这个湍流模型跑的结果不对。uTau为何设成1.003呢?如果要植入uTau的公式,那tauw这个如何得到呢?源代码里面相关的有tauw跟wallshearstress,但是不知道怎么引用。还望赐教。
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@星星星星晴 然而也没其他办法了吧
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目前速度场文件能用,温度场我批量地把低于301.15K的值统一改为301.15K(初始温度),然后温度场看起来正常了。压力场我是用之前跑过一小段的压力文件。四拼五凑跑起来了 不知道压力场用比较之前的文件,会不会对趋于充分发展的湍流造成影响,又给打回原形去了。
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我目前用mapFields 以及 mapFieldsPar 两个工具,将750W的网格流场映射到7500W的网格上。
我先是用mapFieldsPar 映射,发现速度流场最大值从0.76变成1.1,然后温度场更是出现了150K这样的低温,本来都是301.15K以上的。接着我用mapFields,默认的映射方法会报错。然后我改用-mapthod mapNearest,可以正常映射,但结果仍然跟之前的一样,流场变了。
然后自己改用了-mapthod cellPointInterpolation,结果速度场变得比较正常,最大值0.79,比0.76稍微大了一点,其他细节都跟源算例比较相像。但是温度场,压力场仍然出现很低的低值。
但是我点击了paraview的rescale to visible data range,流场就变得正常了,应该是忽略了一些细微的不怎么可见的温度/压力范围。映射前后对比如下:
接着我放大了细节,发现低温出现在了入口的边缘(图中蓝色),很细节的地方,映射不成功。
对于这种情况,可以忽略这种细节吗?或者还有其他的方法映射吗?试了好久,求助。谢谢!
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@东岳 非常感谢耐心的解答和分析!颇有启发!
我有大致对比过advective跟inletoutlet的效果,如上面的图所示,不理解的是advective在出口处为何有个速度突增。但另一个边界条件的结果显得更为离谱,我简单plot了其壁面的速度分布,是疯狂地震荡。根据您以上的分析,advective似乎更合理。我如果有发表类似论文,乐意提及CFD-China对论文工作所做的贡献。 -
@东岳 好的谢谢!
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前一段时间一直在算空气在加热圆管流动的DNS,目前算了两秒多,还在算,残差保持稳定,但数量级有点高,p跟U稍低于0.01.平均壁温还没有达到光滑分布。我对于速度出口设成 advictive 不太有把握,这个边界的原定目的是想消除反射波。另外对于DNS收敛的监测角度,有什么比较有效的判据吗?谢谢。
最近还在国家超算上用DNS算超临界CO2的圆管对流换热,热物性变化十分剧烈。后面看看情况。
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@东岳 我看的DNS文章里面,都是用这个convective boundary作为速度出口,我的控制方程跟他们的一样。所以我就借鉴了。
另外我对比了advective跟inletoutlet两种边界对结果有何影响,对比如图示:
两张图的上面部分是inletlet,出现了很奇怪的现象。下面部分是advective,不太理解的是第一张图的下半部分,右端出口处有速度的突增,不知道怎么解释这种情况?谢谢。 -
@东岳 全场的压力都趋近于0了,感觉是压力释放没了。
没有关注过前后出口压差诶。应该是不断下降得吧。 -
@东岳 谢谢!
我用官方案例channel395,把压力从0调成了101325Pa,算着算着,压力变回成0了。所以我感觉这类问题的压力就是会降低吧。我想是因为四周都是周期性边界,可以流进流出,就相当于上下两个平板间的自由空间,流着流着就泄压了。不知道这样对不对。
另外因为我的物性是通过查表法查的,表格的压力已经定死了,所以压力的变化不会影响物性的获取,算例还是在超临界状态下更新物性的,我想这也是方程采用低马赫数假设的一种体现吧? -
@东岳 我有添加fvOptions,里面有meanvelocityForce;速度场我算之前加了扰动,本来Ubar是0.081m/s,加完扰动最高速度有0.2多,算着算着最高速度降低到0.096m/s,随着时间的推移,y方向的平均速度轮廓基本不变。不知道压力是不是会下降呢?
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我想问下对于channel流动的模拟,四周都设为cyclic,上下是壁面的话,我初始压力设成8MPa,随着计算的进行,压力逐渐地减小,现在变成了1.5MPa,这是正常的吗?
如果是的话,因为我本来的目的是在想超临界状态下(8MPa)进行DNS模拟,但现实的压力是不断在减小,那么是不是有违原来的目的?但是自己的物性又是根据查表法获取的,也就是在定压(8MPa)下,根据温度查的物性,感觉又是在超临界压力下进行的物性迭代。
对这个现象有点迷惑,还望指点。 -
@东岳 谢谢东岳老师
我在cfd-online上面找到一种方法:
下面是原文:
“I encountered the same problem and I could solve it by defining rotational periodicity and then by declaring the corresponding vertices in ICEM as periodic. Then Right Click on Faces in the Blocking tree -> Periodic Faces -> ensure that really every periodic face is colored accordingly. createPatch went fine after this procedure.” ---by Fabian E.
然后我勾选了ICEM里面blocking里的faces的Periodic,再导入openfoam,发现就不会出现上述错误。
但我不太清楚为何这样会消除错误? -
@莫晓柒 在 用snappyHexMeshDict生成周期性边界问题 中说:
does not match neighbour
我用fluent3DMeshToFoam转化成OpenFOAM的网格的时候也遇到了does not match neighbour这个问题;我是手动改成cyclic边界的,貌似是要用createPatch的方法?
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请问先用粗网格跑至充分发展湍流再用mapfield映射到细网格上,那粗网格可以有多粗?
我目前DNS网格是7500W,那我可否就用五六百万的网格先跑至充分发展?
另外既然是用于DNS的初始场,那粗网格也是设成laminar跑是吗?谢谢。 -
@东岳 两篇:
Direct Numerical Simulation of Heated Turbulent Pipe Flow at Supercritical Pressure ---Xu Chu,Eckart LaurienDirect numerical simulation of turbulent supercritical flows with heat transfer ---Joong Hun Bae, Jung Yul Yoo, and Haecheon Choi
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@东岳 不清楚诶 这些是控制方程
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@东岳 谢谢。
这是一篇也做超临界二氧化碳DNS的论文的部分截图里面是建议用convective boundary condition。在OpenFOAM里面有自带的advective BC,植入的方程应该就是这个。
我用湍流模型算的时候,如果用advective BC,残差会出现大幅震荡的情况,如果用inletoutlet就不会出现;在DNS里面用advective,现在残差倒是很平稳,但不知道有没有起到效果。 -
@东岳 这边放上相关的描述
您觉得对于加热圆管流动的DNS来说,需要这种边界条件吗?OpenFOAM自带的有advective BC。
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@星星星星晴 好的谢谢,我目前网格有7500W,质量0.72以上,结构是简单的圆管,在算DNS,ncorrector设置的2,您觉得可以吗?
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请问PBiCGStab在更稳定,收敛速度更快的情况下,会不会牺牲精度呢?还是两者都会给出正确结果?我目前正在算DNS,对于计算准确性比较关心。谢谢。
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目前了解到PCG在多核并行计算的时候效率会比GAMG更高,那这个多核有大概的一个参考数值吗?之前看到过是五百核。
另外这二者对于计算的准确度上面有没有优劣性,PCG在网格数太多的情况下真的会收敛不了?
最后,多核的时候用scotch会更好吗?之前在论坛上看过对于流向明确的算例,比如圆管,用simple,在流动方向上多分块,效果也还可以。
我目前在400核并行计算7500W的网格,圆管加热流动,用scotch和simple算起来速度差不多。GAMG+DIC跟PCG+DIC的速度也差不多。不知有何高见,谢谢!
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非常感谢。
1.coolant temperature对于我加热的管子来说,只可能是里面流体的温度了吧?想要剖出沿程的coolant temperature,那是不是就可以理解为主流温度呢?
2.因为圆管的非加热段L/D是52.5,然后一般要消除入口段效应的话,L/D要大于60,那么证明入口段效应没有影响的话,是不是可以拿L/D=50跟L/D=52.5的速度剖面作图对比,如果轮廓一样的话,就证明消除了影响?
3.对的,浮升力对超碳的对流换热影响很大。出现摩擦压降曲折的原因目前是合理地猜想。 -
我目前正在用OpenFOAM计算超临界CO2的对流换热,管子是竖直圆管,刚开始是非加热段,然后是加热段。现在有几个问题:
1.coolant temperature是指?我这是加热的case,难道是指主流温度吗?
2.如果要证明刚加热的时候,入口段效应的影响可忽略,那么是不是应该剖出刚进入加热段位置的速度的剖面图?
3.沿程的摩擦压降损失作图发现,摩擦压降的趋势不是光滑的,而是曲折的,个人猜想是两个原因:1)管内的压降受浮升力,粘度变化、密度变化的综合影响,管内每一位置的情况都不用,沿程总压降连线起来就不是绝对的光滑;2)总压降的数量级比摩擦压降大不少,一些细小的曲折在摩擦压降的图中会被放大,所以看起来就是曲折的。不知道这种解释合理吗?
谢谢指导!
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@dzw05 谢谢!我现在是算加热圆管的对流换热,参考论文里面只给了△y+,没有说明边界层有多少网格,所以想了解下△y+有没有计算公式。我按上面公式计算出来的第一层网格高度有点大了。另外估算y+的经验关联式是?谢谢!
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我想了解关于DNS论文里面提到的△y+的计算公式是怎么样的?
我看到有的论文里面这么讲:
那么△y+=utau*△y/v,其中△y是第一层网格高度?另外utau在计算之前如何获得,也就是tau(wall)该如何获取呢?
谢谢! -
这个应该是超算那边给的测试内存不够引起的,我用少点的网格就可以正常跑。
另外,不知是否了解国家超算中心?具体哪家资源会更好一些呢?谢谢
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@random_ran 我目前想联系国家这边的超算,请问你有了解国内的超算速度吗?哪里的会比较推荐?谢谢
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PCG在几百核并行的时候速度更快,但是根本收敛不了吗?GAMG在这么多核的时候效率又很慢,貌似没有最优解?
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我将算例拷到hpc上面准备跑,设置什么的都一样,但是在hpc上面出现如下错误:
在自己电脑上都没任何问题,不知道是为什么呢?谢谢! -
我正在做加热管道空气流动例子的DNS,有新旧两个算例,其中旧算例的残差情况是:
然后我把中间结果文件copy到新算例里面,接着继续跑,然后现在残差一直都比较水平:
但是量级还是有点高,看了平均壁温,也没有达到均匀和期望效果。
我目前用的是基于buoyantPimpleFoam改编的求解器,设置成piso模式来跑,内迭代两次。U跟h的离散格式是QUICK.
不知道出现这种情况暗示着什么?有什么办法可以改变这种残差一直水平的情况呢?谢谢!
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之前在安装openfoam5,以为安装ok了,但是在hpc提交脚本文件时,出现如下错误,
在cfdonline上面找到如下相关帖子:
https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/216750-error-when-running-through-slurm.html
不知道是编译还未完成,或是需要打个补丁?还望解答,谢谢! -
@东岳 好的谢谢!
没加扰动的时候,我看圆管后半段是湍流状态,但随着时间的进行,紊乱的部分越来越少,感觉像是维持不住湍流状态。但我发现壁温变均匀的区域,流场也变均匀,这样子壁温呈现均匀上升时,流场也全是均匀的了。目前我想到添加扰动的方式是用perturbU小工具扰动初始场,然后开始跑;perturbU是cfdonline上的工具,不是官方的。
另外一种是画一个等长,出口入口边长等于圆管直径的方腔,用boxturb加扰动,然后把速度场映射到圆管上。
不知道哪种方法更好呢?谢谢! -
算例还在跑,一个月了
现在我没有加meanVelocityForce,就只有重力场,浮力驱动。结果发现壁面温度朝着想要的方向发展,但计算的流场逐渐趋于均匀,感觉是变成层流。。我开始计算前没有加扰动,直接开始计算,不知道这会不会有影响?雷诺数是6000,在理想状态下,流动会变成层流吗?不知道最终结果应该是啥状态,望指点,谢谢!
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原实验论文里面把这个case称作‘subturbulent’,雷诺数是6020,T0 = 297.15 K,
P0 = 0.0927 MPa, D = 0.0274 m,V0=3.73 m/s,文中好像有讲到流动有趋于层流的趋势。 -
中间一突一突的我也搞不懂,相应的位置,压力也是在波动,速度波动越大的地方,压力越小。
另外流场看上去正在趋于均匀,湍流紊乱的部分越来越少,这对于DNS来说是正常的吗?最终的结果是流场均匀吗?谢谢。
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我正在用DNS计算加热圆管内空气的对流换热问题。管子前1/7是绝热的,后6/7是加热段。我查看了下中间结果,沿中心沿线做了个剖面,速度分布长这样:
左侧入口,右侧进口。
最后计算得到的内部流场应该是完全混乱的湍流吗?如果是的话,随着时间推移,管中乱的部分好像越来越少,那是不是算不对了
我入口是采用mapped边界,把内部某个面的速度映射到入口,现在入口速度呈现梯形分布,不知道正常不?
另外有什么有效的方法判断DNS正在往正确的方向上发展呢?
谢谢!
湍动能和Reynolds shear stress如何求
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Cyclic周期性边界条件
Favre平均后处理的疑惑
yPlus在openfoam代码里面的实现
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OpenFOAM后处理批量截取截面
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DNS出口边界条件
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Cyclic周期性边界条件
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mapFields如何实现并行映射呢
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DNS中△y+的意义和计算方法
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东岳老师最近做的DNS验证算例疑惑点
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