钝体建筑扰流的大涡模拟
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- 我们目前模拟的是高层建筑大涡模拟,不同地貌的粗糙度,对应不同的平均风剖面和湍流强度剖面形状。目前直接在入口施加平均风叠加脉动风,使用no-slip壁面,不采取其他操作,近壁面的平均风随着发展可能会有增大趋势,如下图所示。总体上这对于高层建筑的风压模拟结果影响不大。
(引自:Chen, L., et al., Consistency improved random flow generation method for large eddy simulation of atmospheric boundary layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2022. 229: p. 105147.)
2.有一种保持粗糙度的方式是地表布置粗糙元,如下图所示。对应的另外种方式就是施加浸没边界方式(也就是体积力源项)。我对这块没有研究,个人的疑惑是如何根据不同的粗糙地表直接选择合适的粗糙元或体积力源项来实现平均风的自保持,还是说需要试错的方式来确定?
(引自:Bervida, M., et al., Synthetic generation of the atmospheric boundary layer for wind loading assessment using spectral methods. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2020. 196: p. 104040.)3.也有文章说合适的壁面函数可以实现平均风的自保持。个人理解壁面函数的作用是用半经验公式近似模拟近壁面较粗糙网格的流动情况。OpenFOAM提供了几种壁面函数,觉得是没有考虑到风工程中不同地貌粗糙度问题。同样的疑惑是,当模拟不同粗糙度的风场,壁面函数如果能起到作用,那壁面函数是否得根据模拟的不同粗糙场地对应修改,然后还需要自定义植入?
- 我们目前模拟的是高层建筑大涡模拟,不同地貌的粗糙度,对应不同的平均风剖面和湍流强度剖面形状。目前直接在入口施加平均风叠加脉动风,使用no-slip壁面,不采取其他操作,近壁面的平均风随着发展可能会有增大趋势,如下图所示。总体上这对于高层建筑的风压模拟结果影响不大。
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@cccrrryyy 试过
LES
计算高层建筑风压,建筑壁面和计算域底面都用nutUSpaldingWallFunction
;以及只有建筑壁面用nutUSpaldingWallFunction
,计算域底面不用壁面函数,设置no-slip wall
。对比的计算结果没有什么明显区别,与实验值对比结果也还好,所以觉得近地面的流动对高层建筑模拟基本没影响。也对比过加密建筑周边网格,使得建筑物壁面Y+
基本小于1,设置no-slip wall
,计算建筑物表面风压结果与nutUSpaldingWallFunction
计算结果也差不多 -
@Sloan 您好,抱歉长时间没有登陆。数值模拟算出的TPU风荷载数据在结果上,如下图所示。第一张图代表2/3H高度处的平均风压和脉动风压;第二张图代表不同时间步长下误差分布在10%、20%、30%范围内的概率。
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@HITSC30 您好!最近刚刚接触openfoam不久,也在尝试这样一个湍流边界层下的建筑风压的一个LES算例,同样遇到了您最开头说的边界层网格设置太小出现发散的问题,(我用的SHM参照香港城市大学一篇文章设置的网格,似乎感觉网格效果还好?附图如后)感觉y+与Co数同时满足大涡模拟的要求似乎只能设置十分小的时间步长?但这又不是我们想看到的情况,我试着采用pimpleFoam求解器(据说可以满足大时间步长下的瞬态计算要求)顶着20左右的库朗数得到了顺风向脉动力矩系数远大于平均力矩系数十余倍的“荒谬”结果,我的时间步长与网格大小与一篇使用Fluent计算的文章设置是一样的,但却得不到预见的结果甚至是发散,这让我感到很苦恼又很奇怪。很高兴看到了这篇帖子,看完您们的讨论后很有收获,但似乎还是不太清楚您最后究竟是如何解决得这一问题?是采用譬如说是设置壁面函数的LES,或者是您将时间步长设置的足够小来完成了整个计算?以及是否方便分享下您解决问题后的案例设置以供学习参考?