3D or 2D LES?



  • http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X12004994 : Numerical simulation of cavitation around a two-dimensional hydrofoil using VOF method and LES turbulence model

    上文作者对其使用2D LES进行了论证,感觉很有可能是收到审稿人质疑后添加上去的,原文翻译如下:

    本文使用2DLES的原因在于3DLES太耗费计算资源。因此,就像其他工作一样(原作者在这里引用了5篇其他文献),当前的工作使用了2DLES进行模拟。正如3.3节所介绍的,RANS模拟的空化总是不满意,因此我们期望LES可以预测更好的结果。2DLES的准确性也被前人报告过,比如Kinzel等就发表了相关的工作(原作者在这里引用了2篇其他文献).Qin等以及Arnde等也使用了2DLES进行模拟。因此,对于某些特定的情况,2DLES是精准的。很明显,模拟结果和实验的符合也验证了这个说法。

    http://www.csc.kth.se/~jhoffman/archive/papers/BreuerLESCC1998.pdf LARGE EDDY SIMULATION OF THE SUBCRITICAL FLOW PAST A CIRCULAR CYLINDER: NUMERICAL AND MODELING ASPECTS

    上文作者表示2D LES毫无所用

    This is an illustrative proof that 2D
    LES (as well as DNS) is useless, owing to the impact of three-dimensionality of the flow even in case of (nearly) two-dimensional flow problems.



  • 感觉Breuer特别激进。

    哪怕2D预测不准,写出了2D的程序,为3D程序做出一点铺垫,也算是一点贡献?

    ps: 我是看到 这个篇 的时候,感觉到了一些什么...

    “ In a recent LES study it was found “astonishing” that grid refinement did not always improve res- ults, where “improve” meant “bring closer to experiments” [3].”


  • OpenFOAM讲师

    前辈 我正在用les做2d的空化模拟 预测准不准还不知



  • RANS结果不好?


  • OpenFOAM讲师

    @李东岳 空化现象的捕捉需要网格分辨率比较高,所以我想,既然如此,还不如直接用les计算,虽然不准,但也不至于辜负了这么大的网格量:lol:


  • OpenFOAM教授

    LES和DNS都是模拟非定场湍流,而湍流本身是三维的,所以二维DNS和LES从概念上来说就是错误的。虽然可以得到结果,但是意义不大。



  • 近期系统的看一下2D 3DLES的文献。发一个CFD界的文章。看看学术界的论战。



  • @yhdthu 2D的LES 能计算但是结果不准。



  • @yhdthu 我也是,不过现在我把湍流模型去掉了,直接做2D的DNS,其实只要网格足够小,差别不大



  • @dzw05
    这个也不是绝对的吧
    剪切层的结构,比如在transition的阶段,coherent structure of turbulence 就具有典型的2-D特征。



  • @yhdthu 请问你是做什么空化的呀, 交流一下?



  • @东岳 期待这个



  • @东岳 就我自己的内流仿真计算来说,
    1 如果做3-D,网格量实在太大
    2 用rans, 预测剪切层大得过分,与试验极不相符(针对transition 区域)
    3 transition的剪切层的coherent structure具有2-D的特征
    4 当然,可能对于充分发展的区域,并不是特别吻合,一般我都会附加说明

    请指正

    期待你的cfd的文章



  • @random_ran
    我记得 2-D的LES主要是用来调试的

    我以前也数次因为这个被喷。

    感觉这个帖子个人特别有感慨


  • OpenFOAM讲师

    @yuan_neu 水翼空化,开发新算法,qq358253794



  • 东岳老师有发2D和3D LES的相关文章吗?我看书里面说LES is always 3D. 到底能否简化成2D呢。我看LESdeltas的代码cubeRootVolDelta.C中

        const fvMesh& mesh = turbulenceModel_.mesh();
    
        label nD = mesh.nGeometricD();
    
        if (nD == 3)
        {
            delta_.primitiveFieldRef() = deltaCoeff_*pow(mesh.V(), 1.0/3.0);
        }
        else if (nD == 2)
        {
            WarningInFunction
                << "Case is 2D, LES is not strictly applicable\n"
                << endl;
    
            const Vector<label>& directions = mesh.geometricD();
    
            scalar thickness = 0.0;
            for (direction dir=0; dir<directions.nComponents; dir++)
            {
                if (directions[dir] == -1)
                {
                    thickness = mesh.bounds().span()[dir];
                    break;
                }
            }
    
            delta_.primitiveFieldRef() = deltaCoeff_*sqrt(mesh.V()/thickness);
        }
    

    根据维度不同会分别计算delta,似乎delta是面积(体积除以厚度)开平方的值。并且还提醒2D不是严格适用,那满足什么条件2D才适用呢?


  • OpenFOAM讲师

    CFD现在研究的问题跨度太大了,很难说二维大涡模拟就一定不对,具体情况需要具体分析。任何结论总是取决于研究的具体物理问题、问题的尺度、你所关心的细小结构等等等等。从这个角度讲,二维大涡模拟我认为只要能自圆其说,有理有据,那就可以。

    湍流结构是三维的,如果用二维的计算方法去算,严格来讲当然不对,但在一定的尺度内、一定的结构内、在算力允许的范围内做一些二维的大涡模拟,是有助于我们理解一些机理的。我看过一些人专门用二维大涡模拟去研究mixing layer的形成和生长,其结论不能说完全没有意义。从这个角度讲,我认为一项工作做二维大涡模拟的最重要因素是可行性(即算力不允许做三维LES),而不是因为什么别的。

    总的来说,对于涉及到二维大涡模拟工作的结论,一定要对他研究的问题是什么、他关心的是什么、他不关心的是什么等等有很充分的认识,在此之上吸收消化得到的结论才是有意义和有帮助的。毕竟就连三维大涡模拟或者往更大了说CFD的结论或者结果,其正确性都是局限在某一些固定框架里面的,不能说是完全普适的。相比之下,二维大涡模拟的这个框架可能要窄很多。

    个人观点哈。


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