3D or 2D LES?

李东岳

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X12004994 : Numerical simulation of cavitation around a two-dimensional hydrofoil using VOF method and LES turbulence model

上文作者对其使用2D LES进行了论证，感觉很有可能是收到审稿人质疑后添加上去的，原文翻译如下：

本文使用2DLES的原因在于3DLES太耗费计算资源。因此，就像其他工作一样（原作者在这里引用了5篇其他文献），当前的工作使用了2DLES进行模拟。正如3.3节所介绍的，RANS模拟的空化总是不满意，因此我们期望LES可以预测更好的结果。2DLES的准确性也被前人报告过，比如Kinzel等就发表了相关的工作（原作者在这里引用了2篇其他文献）.Qin等以及Arnde等也使用了2DLES进行模拟。因此，对于某些特定的情况，2DLES是精准的。很明显，模拟结果和实验的符合也验证了这个说法。

http://www.csc.kth.se/~jhoffman/archive/papers/BreuerLESCC1998.pdf LARGE EDDY SIMULATION OF THE SUBCRITICAL FLOW PAST A CIRCULAR CYLINDER: NUMERICAL AND MODELING ASPECTS

上文作者表示2D LES毫无所用

This is an illustrative proof that 2D
LES (as well as DNS) is useless, owing to the impact of three-dimensionality of the flow even in case of (nearly) two-dimensional flow problems.

random_ran

感觉Breuer特别激进。

哪怕2D预测不准，写出了2D的程序，为3D程序做出一点铺垫，也算是一点贡献？

ps: 我是看到这个篇的时候，感觉到了一些什么...

“ In a recent LES study it was found “astonishing” that grid refinement did not always improve res- ults, where “improve” meant “bring closer to experiments” [3].”

yhdthu

前辈我正在用les做2d的空化模拟预测准不准还不知

李东岳

RANS结果不好？

yhdthu

@李东岳空化现象的捕捉需要网格分辨率比较高，所以我想，既然如此，还不如直接用les计算，虽然不准，但也不至于辜负了这么大的网格量:lol:

dzw05

LES和DNS都是模拟非定场湍流，而湍流本身是三维的，所以二维DNS和LES从概念上来说就是错误的。虽然可以得到结果，但是意义不大。

李东岳

近期系统的看一下2D 3DLES的文献。发一个CFD界的文章。看看学术界的论战。

Yong Li

@yhdthu 2D的LES 能计算但是结果不准。

yuan_neu

@yhdthu 我也是，不过现在我把湍流模型去掉了，直接做2D的DNS，其实只要网格足够小，差别不大

yuan_neu

@dzw05
这个也不是绝对的吧
剪切层的结构，比如在transition的阶段，coherent structure of turbulence 就具有典型的2-D特征。

yuan_neu

@yhdthu 请问你是做什么空化的呀，交流一下？

yuan_neu

@东岳期待这个

yuan_neu

@东岳就我自己的内流仿真计算来说，
1 如果做3-D，网格量实在太大
2 用rans, 预测剪切层大得过分，与试验极不相符（针对transition 区域）
3 transition的剪切层的coherent structure具有2-D的特征
4 当然，可能对于充分发展的区域，并不是特别吻合，一般我都会附加说明

请指正

期待你的cfd的文章

yuan_neu

@random_ran
我记得 2-D的LES主要是用来调试的

我以前也数次因为这个被喷。

感觉这个帖子个人特别有感慨

yhdthu

@yuan_neu 水翼空化，开发新算法，qq358253794

Samuel-Tu

东岳老师有发2D和3D LES的相关文章吗？我看书里面说LES is always 3D. 到底能否简化成2D呢。我看LESdeltas的代码cubeRootVolDelta.C中

    const fvMesh& mesh = turbulenceModel_.mesh();

    label nD = mesh.nGeometricD();

    if (nD == 3)
    {
        delta_.primitiveFieldRef() = deltaCoeff_*pow(mesh.V(), 1.0/3.0);
    }
    else if (nD == 2)
    {
        WarningInFunction
            << "Case is 2D, LES is not strictly applicable\n"
            << endl;

        const Vector<label>& directions = mesh.geometricD();

        scalar thickness = 0.0;
        for (direction dir=0; dir<directions.nComponents; dir++)
        {
            if (directions[dir] == -1)
            {
                thickness = mesh.bounds().span()[dir];
                break;
            }
        }

        delta_.primitiveFieldRef() = deltaCoeff_*sqrt(mesh.V()/thickness);
    }

根据维度不同会分别计算delta，似乎delta是面积（体积除以厚度）开平方的值。并且还提醒2D不是严格适用，那满足什么条件2D才适用呢？

cccrrryyy

CFD现在研究的问题跨度太大了，很难说二维大涡模拟就一定不对，具体情况需要具体分析。任何结论总是取决于研究的具体物理问题、问题的尺度、你所关心的细小结构等等等等。从这个角度讲，二维大涡模拟我认为只要能自圆其说，有理有据，那就可以。

湍流结构是三维的，如果用二维的计算方法去算，严格来讲当然不对，但在一定的尺度内、一定的结构内、在算力允许的范围内做一些二维的大涡模拟，是有助于我们理解一些机理的。我看过一些人专门用二维大涡模拟去研究mixing layer的形成和生长，其结论不能说完全没有意义。从这个角度讲，我认为一项工作做二维大涡模拟的最重要因素是可行性（即算力不允许做三维LES），而不是因为什么别的。

总的来说，对于涉及到二维大涡模拟工作的结论，一定要对他研究的问题是什么、他关心的是什么、他不关心的是什么等等有很充分的认识，在此之上吸收消化得到的结论才是有意义和有帮助的。毕竟就连三维大涡模拟或者往更大了说CFD的结论或者结果，其正确性都是局限在某一些固定框架里面的，不能说是完全普适的。相比之下，二维大涡模拟的这个框架可能要窄很多。

个人观点哈。