钝体建筑扰流的大涡模拟

[cccrrryyy]

@coolhhh 那看来nutUSpaldingWallFunction确实是个牛逼的东西。我之前做过一些LES，最终也是选择这个壁面函数，不过没看到过在它里面再植入粗糙度进去。

[HITSC30]

@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。
![c9be7d7b-14f4-416a-ad2f-dd41c71b80a3-E]S5{78G1ME24M$D165E$)O.png](/assets/uploads/files/1676947031870-c9be7d7b-14f4-416a-ad2f-dd41c71b80a3-e-s5-78g1me24m-d165e-o.png)

[HITSC30]

@HITSC30

[BznW]

@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？

[HITSC30]

@BznW 您好，所用的case在上文百度网盘链接中。具体发现的原因是，OpenFOAM相对于Fluent计算网格要求更为严格，部分网格fluent可以计算的情况下，FOAM存在发散现象。

[BznW]

@HITSC30 感谢回复！没有看到上文有网盘连接嘞，只看到了您最初的设置，请问您最终是如何解决这一问题了呢？设置了更小的时间步长吗，还是更换了网格，以及有没有出现十分大的压力波动现象呢？

[HITSC30]

@BznW
前期我们模拟TPU114模型设置，见下载地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/161fNMd9disZoZtW-CZgaRg
提取码：rznq

[BznW]

@HITSC30 好的，感谢！

[BznW]

@HITSC30 您好，我想请问下您的这里的图示是否使用了Spalding壁面函数呢？我做了一个算例均值表现似乎还行但是脉动结果差的有点多，如下图。我没有使用壁面函数，但保证了近壁面y+约为1.2左右，亚格子模型选用的标准的SGS，对流项离散格式选取的linearupwind，据我的尝试似乎对流项格式会对结果影响较大？想问下您的对流项格式最终选取的是什么呢？以及想请教下哪些设置可能会对风压结果尤其是脉动风压结果影响较大呢？

@HITSC30 在 钝体建筑扰流的大涡模拟 中说：

@HITSC30

[李东岳]

@BznW 在 钝体建筑扰流的大涡模拟 中说：

亚格子模型选用的标准的SGS

标准的SGS是哪一个？

[BznW]

@李东岳 李老师，我湍流模型用的是Smagorinsky，Cs参考一个师兄论文取得0.1

[李东岳]

据我的尝试似乎对流项格式会对结果影响较大？

针对这一点，LES是这样，不过有的时候linear会发散。只能多尝试。

[xjwang]

TPU的实验数据是一个小尺度的模型（缩尺比比较大），所以应该是能得到不错的模拟结果的，你可以参考一下Patruno之前发表的文章，有两篇是关于TPU数据的。我做的是NIST数据库的，长度比1:100，速度比1:4，也是个小尺度的模拟，结果还算可以，peak suction pressure 有的地方不太一样。

[xjwang]

我这个模拟就是用的smagorinsky SGS model, 和前边某大佬说的一样，压力松弛是1.

[coolhhh]

@BznW 先模拟空风洞看看湍流强度衰减多少，网格粗糙对脉动结果影响很大，加密网格试试

[coolhhh]

@xjwang 大佬，想问下你发的这个图的improved DSRFG，是发表在哪篇文章？

[BznW]

@coolhhh
感谢各位师兄回复，空计算域风场已经调整过应该还算对得上，但是最终算的结果尤其是脉动风压对不太上（以及侧面的平均风压），如上上图整体偏小，算例近壁面y+平均值在1.2左右，库朗数最大值始终在1左右。现在考虑可能的原因是对流项离散格式和亚格子模型的选取问题？或者说可能是因为TPU除了Iu剖面的其他统计量与我自己的假设不同导致的结果差异？另外一个问题想请教各位师兄的是因为网格密和时间不长小所以每次调整参数比较慢，我看有的文章会采用较大的时间步长比如0.001，但不知道当取大时间步长以及壁面函数比如前面师兄的nutUSaldingWallFunction结果尤其是脉动风压结果还能否计算准确呢？

[coolhhh]

@BznW

1. 把坐标轴数值范围设置大点，平均风压为[-1.5,1]，脉动风压为[0,0.5]，你的结果看起来跟别人的应该差不多。

2. 模拟出口用了压力出口吗，入口用了什么方法？感觉应该有做入口质量平衡修正

3. 计算保证了近壁面y+平均值在1.2，时间步长设置多少？对于TPU要保证y+<1，时间步长应该要特别小。

4. nutUSaldingWallFunction，目前模拟结果精度其实跟你现在模拟结果差不多，但时间步长比如0.001，这个设置感觉还是偏大。脉动风压小，漩涡脱落强度弱，导致侧面的平均风压偏小，这对于LES是合理的结果。因为网格再加密计算量就非常大了，比如每个方向网格加密1倍，总数量就是增加到8倍，对于脉动的过滤改善效果可能也未能达到预期。

5. 总的模拟时长设置，实际用于统计风压的时长设置，这也可能对结果影响

[coolhhh]

@BznW 还有OF输出的是动压力，处理风压数据乘以密度1.225了吗？

[xjwang]

@coolhhh 论文发表出了点问题，审了两年了，貌似杂志那边有点变动，然后还有些其他因素，你如果需要的话，我可以私发你一个pdf看看，但我只是用latex写道了我的dissertation里边了，也许需要一两天的时间整理成一个单独的pdf。