充分发展槽道流,kOmega 得到的速度曲线很诡异



  • 物理问题:充分发展槽道流动,压力梯度pGrad=-10,运动粘度nu=1e-5,槽道高度H=0.1。
    求解域:2D网格,z方向1层网格;高度H=0.1,两个壁面处边界层加密;流向1层网格,周期性条件;
    湍流边界条件:k:kqRWallFunction, uniform 0.01;omega:omegaWallFunction,uniform 1000;epsilon:epsilonWallFunction,uniform 1;nut:nutkWallFunction,uniform 0;
    求解器:OpenFOAM v3.0+
    目的:验证湍流模型
    调研:OpenFOAM自带的求解器 boundaryFoam通过求解 nu*d2u/dy2+ReynoldStress=dp/dy,能实现上述要求;但是它求解的是一个简化的边界层方程,而这里LZ想验证一下simpleFoam, pisoFoam等一些正常使用的求解器;
    这个算例基于下面的一些认识:1)流向1层网格不会影响求解和结果;
    动量方程加源项的方法:尝试了3种(请参见动量方程如何加入压力梯度源项),发现kEpsilon在这几种加源项的方法下,速度分布都很合理,但是,kOmega在槽道中心出现诡异的速度分布(壁面附近合理);

    0_1461839839187_channel.png 0_1461839825907_mesh&bc-1.jpg
    物理问题 计算域
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    结果

    • kEpsilon速度分布和湍动能分布都很合理;

    0_1461840120848_kEpsilon-res.png

    • kOmega在槽道中心速度分布奇怪,且不同的初值会收敛到不同的结果;
      0_1461840153215_kOmega-res.png

    综上所述,kOmega计算充分发展槽道流,槽道中心区域U和k都不合理,请教各位,是我动量方程源项加的不对,还是湍流模型本身有问题呢?
    附上 求解器和算例*附件
    求解器:simpleFullyDevelopFoam
    算例1:channel_pGrad_1cells_H_simple,用 simpleFullyDevelopFoam 求解器;
    算例2:channel_pGrad_fvOptions,用 simpleFoam 求解器;



  • 所以就是说,用boundaryFoam+kEpsilon你有了非常漂亮的图,但是kOmega有偏差?

    充分发展流可以用boundaryFoam算,为何还用simpleFoam呢?


  • 版主

    @Bob在学习OpenFOAM

    $k-\omega$ 模型对入口的湍流参数过于敏感,$k-\epsilon$ 模型对剪切力和压力梯度较小的流动问题能取得较好的结果。你可以再试试 SST $k-\omega$ 模型。



  • @cfd-china boundaryFoam 对求解的方程进行了简化(边界层方程),而我们常用的就是 N-S方程。我也是看到这样的结果之后,觉得很奇怪,边界层方程算的对,用 NS算的就不对,很不合理,所以也向大家请教一下。



  • @wwzhao 谢谢你的建议,用 SST kOmega 是一样的结果;充分发展管流,进出口是周期性的边界,这样的情况下,kOmega 模型对入口的敏感性如何体现呢?


  • 管理员

    目前问题解决了么?


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