OF中在有限的计算域中怎么消去边界对气泡的影响

zhendong

各位老铁你们好，我想请教OpenFOAM的一些问题，主要内容是

使用blockMesh内存不够问题
计算域不大的算例，边界会对计算结果产生很大影响，怎样设置边条可以达到精确结果
dynamicRefineFvMesh相关

以下问题均在v8版本运行得到的，求解器是用的compressibleInterFoam，问题主要和气泡有关。

1. 关于blockMesh能否画超大网格

我想在超算上画一个网格，尺寸是$500 \times 500 \times 500$的立方体网格，使用方法是直接blockMesh，但是问题是这样做的话会报错，目测是超算的内存不够（已经128G），ICEM好像也有限制，大概$400^3$左右；

现在的问题是怎样用blockMesh画$500^3$或更大的网格，可以并行画吗？还是只能加内存？

2. 对于及串气泡组，如何设置边界条件并消去边界对它的影响

想要模拟的是这样子的（记算例A）：

它的网格是这样子的：

convertToMeters 0.01;

box_len     1;
z_len       0.25;
node        200;
z_node      50;

vertices
(
    (0 0 0)
    ($box_len 0 0)
    ($box_len $box_len 0)
    (0 $box_len 0)
    (0 0 $z_len)
    ($box_len 0 $z_len)
    ($box_len $box_len $z_len)
    (0 $box_len $z_len)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) ($node $node $z_node) simpleGrading (1 1 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    box_wall
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 4 7 3)//lift
            (2 6 5 1)//right
            (4 5 6 7)//frant
            (0 3 2 1)//back_xoy
        );
    }
    syclic_top
    {
        type                cyclic;
        neighbourPatch      syclic_bottom;
        faces
        (
            (3 7 6 2)//top
        );
    }
    syclic_bottom
    {
        type                cyclic;
        neighbourPatch      syclic_top;
        faces
        (
            (1 5 4 0)//bottom_xoz
        );
    }
);

mergePatchPairs
(
);

(图中上下是cyclic的边界条件)

其他边界条件类似：

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volVectorField;
    object      U;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];

internalField   uniform (0 0 0);

boundaryField
{
    box_wall
    {
        type            pressureInletOutletVelocity;
        value           $internalField;
    }
    "syclic_.*"
    {
        type            cyclic;
        value           $internalField;
    }
}

// ************************************************************************* //

结果是这样子的：

右图上下是cyclic边界条件，气泡接近计算边界了

一开始感觉似乎应该是这个样子的，但是不太放心，后来把六个面都换成patch类型（记算例B），发现结果类似，都是慢慢变成椭圆泡。

而当我用问题一中的网格（$300^3$），边界设置同算例B（记这个算例为C），发现半径结果如下：

红色是理论解，绿色是算例C的结果，蓝色是算例B的结果，橙色是算例A的结果。对比A,B发现近边界对结果影响及其巨大，即使设置成流体自由出入的方法也不行。

因此想咨询下有比较好的解决方法吗？既用小的计算域同时又能消除边界的强影响，从而达到使用cyclic边界条件

3.自适应网格对初始网格较小的情况下似乎不太实用

在dynamicFvMeshDict修改文件为：

dynamicFvMesh   dynamicRefineFvMesh;
refineInterval  1;
field           alpha.water;//加密什么场
lowerRefineLevel 0.001;
upperRefineLevel 0.999;
unrefineLevel   20;

nBufferLayers   3;
maxRefinement   4;
maxCells        1000000;
correctFluxes
(
    (phi none)
    (nHatf none)
    (rhoPhi none)
    (alphaPhi0.water none)
    (ghf none)
);
dumpLevel       true;

一般来说，我想用这样的自适应网格来处理背景网格不是那么密集的算例。理想结果是既能用不是太密的均匀背景网格算好液体中的压力、速度等物理量，又可以用自适应网格在边界进行加密达到好的捕捉效果。

但是问题是在不密集的背景网格下使用setFields命令后，初始得到的气泡过于小，从而再局部加密就成为一个格子的方形气泡；除此之外，网格多了锯齿感比较明显，这个是不可避免的吗？

这块的主要问题还是如标题所描述的，能不能让自适应网格捕捉0步的边界，在较粗的背景网格下，让第一步就有非常光滑、密集的边界呢？该怎么操作？

感谢！

暂时就三个问题，希望大佬们给点帮助~

（另外还有个问题，如果一次性模拟多个气泡，能不能有捕捉每个气泡的方法，同时也需要考虑了气泡的运动）

zhendong

@zhendong 3D_string_bubble.tar.xz

李东岳

先回复你第一个简单的，上亿的网格确实可能会有内存问题，很有可能生成不了，blockMesh无法并行。

李东岳

既用小的计算域同时又能消除边界的强影响，从而达到使用cyclic边界条件

算法上倒是有一些。比如那些advection边界条件。但是扩大计算域是最稳妥的方法。你这个是空炮么？可以设置非均匀网格处理。外围网格非常非常稀疏，里面足够细，也不会太多的网格。

锯齿网格可能开始会有，但随着计算，表面张力的作用会变平

zhendong

@李东岳

@李东岳在 OF中在有限的计算域中怎么消去边界对气泡的影响中说：

既用小的计算域同时又能消除边界的强影响，从而达到使用cyclic边界条件

算法上倒是有一些。比如那些advection边界条件。但是扩大计算域是最稳妥的方法。你这个是空炮么？可以设置非均匀网格处理。外围网格非常非常稀疏，里面足够细，也不会太多的网格。

锯齿网格可能开始会有，但随着计算，表面张力的作用会变平

李老师你好，算例的确是计算空泡的；

扩大计算域的话，可能没办法满足我的需求，原因如下：

气泡的间距是算例的一个主要变量，很需要近距离的情况
如果足够远的话，循环边界条件可能就没有作用了
非均匀网格的话，一方面无法确保在流体中的压力、速度的正确捕捉；其次在网格密-疏位置处，是不是会使得结果误差比较大呢？
如果一开始就是锯齿网格的话，那后续的计算精度感觉不能保证。原因是在高的内压驱动下，初始泡的大小决定之后的每步计算结果，所以一开始的边界捕捉及其重要

所以还是想咨询下，能不能一开始在0文件中就能很好的捕捉相分数场，粗的背景网格+细气泡边界网格，之后就用自适应网格计算。

其次还问下advection边界条件的使用方法或相关链接

麻烦李老师了~