interPhaseChangeFoam空化求解,负绝对压力问题



  • 最近在做一个2D翼形的模拟,求解器用的是interPhaseChangeFoam

    边界条件:
    入口:总压,用的是prghTotalPressure;速度pressureInletVelocity 根据phi计算流速为5.33m/s;
    出口:zeroGradient velocity & p_rgh

    湍流模型使用的是schnerrsauer,选择合适的n值进行计算

    turbulence model用的是DDES模型

    为了简化问题,暂时关闭了重力项和表面张力

    在求解压力泊松方程时候,出现了压力负值的情况(我用的是绝对压力),经观察,出现负值的情况为alpha出现尖点的位置(for instance cavitation collapse)

    传质源项的隐式处理,增强了压力泊松方程的对角占优特性,这是不可压流体求解器,理论上说,压力泊松是椭圆形方程,如果场内出现强扰动会瞬时传遍全场(空泡破碎产生高压),但是相方程是如何对泊松方程影响的我还不清楚,如何解决这个问题呢?



  • 相方程是如何对泊松方程影响的我还不清楚

    这个问题之前的不清楚原因。
    多相流的压力方程来源于两相的不可压缩连续性方程如:
    \begin{equation}
    \frac{\partial \alpha}{\partial t}+\nabla\cdot(\alpha\mathbf{U}_ \alpha)=0
    \end{equation}
    \begin{equation}
    \frac{\partial \beta}{\partial t}+\nabla\cdot(\beta\mathbf{U}_ \beta)=0
    \end{equation}
    两个加起来就是divU=0,要依据这个组建压力方程。
    对于你的有源项的相连续性方程,两个加起来之后就不再是divU=0,而是divU=S,基于这个方程出来的就是你的压力方程。所以说:

    相方程左边组建速度散度,相方程右边组建压力方程源项。大体是这个关系。



  • 但凡采用SIMPLE类算法,连续性方程只是个限制,压力方程或者压力修正方程都是基于这个出来的。对于不需要SIMPLE算法的求解器,比如可压缩高速流,可以直接求解密度即不需要压力方程。

    链接文本

    但是动量方程中的压力,也会影响压力的组建,简单来说,如果动量方程没有压力,那么这个速度就是解耦的,不需要SIMPLE算法,这就是上面这个帖子我想确认目前DPM或者DEM中压力的植入。

    这是目前压力方程和连续性方程,动量方程的一点小讨论,希望有启发。



  • Haidong吧?我对这个interPhaseChangeFoam很感兴趣,一直想写个解析,求解器我已经看过了,方程已经熟悉,但是没时间写,你要是感兴趣看看能不能一起写一写放在我的网页,当然主要是你的贡献,有不会的可以交流。

    目前这些比较大的求解器解析写起来比较费事,比如twoPhaseEulerFoam方程我这面一共有200多个,并且一直在增加,没有任何文字描述,一直没时间整理挂在网上,不过最近打算索性写个英文水个SCI算了。



  • @李东岳 好的 谢谢东岳前辈的回复 目前我暂时把负绝对压力问题解决了 是通过修改schnerr模型中的n值改变的

    很愿意跟前辈讨论分享,我会跟您邮件联系~:laughing:



  • 解决就好 :cheeky:



  • @李东岳 东岳前辈,目前有个问题还是无法解决,当发生cavitation collapse 的时候,即相变由低密度到高密度时,压力会发生一个很大的波动,这会影响绝对压力的计算,我现在还是没想通数值上到底是怎么变化的过程,会导致这种情况的发生,请前辈指教~



  • @yhdthu 物理上空穴(气相)破裂的地方就会出现压力波,这也是气蚀现象的主要来源。



  • @队长别开枪 你好,这个物理现象我知道,但我不明白数值是怎么变化的出现了这种现象



  • 附上目前问题压力云图:

    t1时刻:
    0_1498120673217_1.jpeg

    t2时刻:
    0_1498120687378_2.jpeg

    t3时刻:
    0_1498120701218_3.jpeg

    我又从新撸了一遍理论,目前的理解是这样:
    压力泊松方程求解的是压力值,而不是求解的压力修正方程,但之后更新通量phi和体心值U时,用的是压力梯度,这也就是为什么压力虽然算不对,但并不影响U和alpha的计算结果。
    由于压力泊松方程是椭圆形方程,跟给定的边界条件有很大影响,所以目前把出口边界改成了advective(nuTlida,U,p_rgh,alpha.water,除了nut)试试看算的如何。
    除此之外,请问大家还有其他建议么?


  • 管理员

    这个问题我在CFD界发过一个类似的文章,也是一个类似背压升高的情况,不过不知道你这个是不是这个原因,结果怎么样?



  • 你好,你是在算naca0015吗?



  • @赵一铭 前辈好,那篇文章我拜读了,所以才想通的这些问题,目前正在计算,我不确定的是advective边界的使用方法是否正确,我是将除了nut外的所有边界均设为advective,请问这样对不对呢?

    OUTLET
    {
        type            advective;
        phi             phi;
    }


  • @dyhe 我算的是naca66



  • @yhdthu
    你好,你那边空泡的生长,发展,与溃灭过程模拟的咋样,脱落频率和试验比的上吗?Schner模型会产生压力的强烈振荡吗?求指教:cheeky:



  • @dyhe 还没算完,周期表较长了



  • 还有个问题,为啥这个湍流粘性最小值是负的呢?请问这个残差曲线该怎么看?
    0_1498557895244_??.jpeg



  • @yhdthu
    最小值为负是数值误差吧,我看后来收敛到0了
    这个图不是残差图



  • @dyhe 我不太清楚他这个怎么定义的?



  • @dyhe ![替代文字](0_1498558977532_lift.png 图片地址)
    当空泡溃灭时,你的升力会出现这样的突变吗


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