Stokes流中的圆球绕流的阻力系数,怎么设置才能算准。
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@李东岳 东岳老师好,我现在想根据运行时计算得到的Cd值的大小反过来适配速度进口的速度大小,直至阻力和浮力平衡,通过看您其他帖子,好像需要在0/U文件夹下使用codedFixedValue边界来完成,想进一步咨询您:
在codedFixedValue如何调用当前时刻的Cd?
inlet { type codedFixedValue; value $internalField; name dragForceBalanceInlet; //name of new BC type code #{ const fvPatch& inletPatch = this->patch(); vectorField& vf = *this; forAll(vf, i) { scalar z = inletPatch.Cf()[i].y(); scalar rhoL = 998.13; scalar rhoG = 1.225; scalar myG = 9.81; scalar myD = 0.0000505; vf[i].x() = sqrt(4*(rhoL-rhoG)*myG*myD/(3*Cd*rhoL));//想在这里调用Cd vf[i].y() = 0.0; vf[i].z() = 0.0; } #}; codeOptions #{ -I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/meshTools/lnInclude #}; codeInclude #{ #include "fvCFD.H" #include <cmath> #include <iostream> #}; }
上述代码是通过浮力和阻力的力平衡,得到阻力系数和速度的等式。
Tomiyama, A., Kataoka, I., Zun, I., Sakaguchi, T., 1998. Drag Coefficients of Single Bubbles under Normal and Micro Gravity Conditions. JSME International Journal Series B 41, 472–479. -
Cd这个在
forceCoeff.C
里面计算出来的,这个我看没有公开的接口,也不知道哪个是先声明的。另外一个方法是是你自己计算一下Cd。$$
Cd=\frac{\left( \sum p_f\bfS_f + \sum \bfS_f\cdot \tau_f \right)\cdot\mathbf{direction}_{drag}}{(\sum|\bfS_f|) \frac{1}{2}\rho|\bfU|^2}
$$里面的$\tau$定义在eddyViscosity里面的
sigma()
,被称之为R
。不过我不确定能否在codedFixedValue里面去引用(不确定这个前后关系是哪个先声明的) -
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@pengdi @李东岳
东岳老师, PengDi老师,您们好我目前仍然有一点没有想明白,想再请两位老师指点:
首先是Slip边界条件的定义:
【在界面处,法向速度为0,同时切向速度的梯度为0.】沿用知乎博主的解析神秘色彩OpenFOAM 边界条件系列解析—Slip边界
COMSOL的帮助文档也是一致的内容
Theory for the Wall Boundary Condition再有是东岳老师在#44楼所提到的:
因为slip是衍生来自symmetry,因此切向方向二者处理是一样的,都是零梯度。
那么,slip和symmetry按道理都应该同时符合这几个公式
$\mathbf{U}_{b\perp}=(\mathbf{U}_b\cdot\mathbf{n})\mathbf{n}=0$
$\mathbf{U}_b{|}=\mathbf{U}_c{|}$
$\mathbf{U}_c{|}=\mathbf{U}_c-\left(\mathbf{U}_c\cdot\mathbf{n}\right)\mathbf{n}$但是,当Slip和Symmetry应用到弯曲边界的时候:为什么速度有这么大的差异,并由此得出的阻力系数也大不相同。
雷诺数Re=1时,阻力系数:
CD(slip)=13.49,
CD(symmetry)=17.6
从以上两个图结果上来看:
Symmetry的速度明显是和主流速度之间渐变过渡的(左图蓝线,大概从U/2逐渐发展到U),也就意味着流体在界面处是受到切应力的;
而Slip的速度是和主流速度一致(左图蓝线,Slip界面处就是和主流速度一样的U),因此我认为:symmetry条件应用到弯曲边界的时候,并不会对弯曲边界的切应力做限制,因此弯曲边界的symmetry条件只是以下表达式:
$\mathbf{U}_{b\perp}=(\mathbf{U}_b\cdot\mathbf{n})\mathbf{n}=0$此时Symmetry已经不再等同于Slip条件,其真实意义已经为:
Symmetry:【在界面处,法向速度为0,同时切向速度的梯度可以不为0.】
而Slip依然是:【在界面处,法向速度为0,同时切向速度的梯度为0.】不知道这样理解是否正确?
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@Prometheus10 对 如果这样理解的话 为什么symmetry计算结果和理论解更相近呢