关于湍流模型的选择
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各位老师,大家好
如果实现一个静止颗粒在静止流体中自由沉降,速度由0增加至自由沉降速度,自由沉降速度对应的颗粒雷诺数为5000多,在这个过程中雷诺数逐渐增大,流动状态也由层流过渡为湍流。
如果关注颗粒的加速过程,应该选用什么湍流模型呢?
是充分发展的湍流模型: kOmegaSST
还是转捩模型:kOmegaSSTLM
还请老师们指点 -
@李东岳 麻烦李老师指点
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@yingdong 湍流模型会直接影响颗粒吗?湍流模型是求解流体的,流体再进而影响颗粒。所以颗粒度饿加速过程和湍流模型的选择关系不大吧?
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@zhouxu颗粒周围的流体状态会影响颗粒的受力呀,会影响颗粒下落过程。
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欧拉拉格朗日么
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@李东岳 就是单颗粒使用动网格+重叠网格,颗粒的自由沉降过程
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@李东岳 计划用overInterDyMFoam 求解器
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@yingdong 感觉是个有意思的问题。你提到的湍流模型都有试过么,或者已经试过了但是都不理想?
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@cccrrryyy 老师好,我还没用湍流模型,使用层流模型计算过,最终沉降速度(对应颗粒雷诺数5000)大约有30%的误差.
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如果把颗粒要勾画出来,那壁面处的解析很重要了,确实要慎重考虑湍流模型以及壁面函数,这个会影响壁面剪切力,进一步影响速度。目前不确定你这个领域什么湍流模型比较好。你多试试,后续望反馈。
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下图是Opanfoam中KOmegaSST湍流模型中一些常数的取值:
第二张图片是资料《The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics
An Advanced Introduction with OpenFOAM®and Matlab》-17.5.4章节(P705)中介绍该湍流模型的参数:
为什么两组常数存在部分不对应:(红线所示)
还请各位老师解答,拜托拜托。
OF版本: OpenFOAM-V2106 -
@yingdong 遇“数”不决找原文,书和原文不一样,以期刊原文为主。
。P.S.好多系数都是经(cou)验(chu)性(lai)的,有些系数可能需要自己根据实际情况调整。
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@袁宝强
haha~ 跟论文原文是可以对起来的~感谢! -
各位老师,最近我在看湍流模型相关的知识
有几个问题想要跟大家请教一下:
一:对于湍流模型都是处理湍流充分发展的流场,在OpenFOAM中k与Omega文件的初始条件与边界条件足以体现。
问题如下,对于静水沉降问题,达到稳定沉静速度对应的湍流,能否使用湍流模型?如若使用湍流模型初始场设定相关的k与Omega参数,与本质的物理问题相矛盾吧?
是不是只能采用DNS计算或者在OpenFOAM中不附加湍流的quasi-DNS计算。二:在看湍流模型时,对流体绕流固定颗粒,采用湍流模型进行了一些尝试计算:
Laminar-瞬态-pimpleFoam
RANS-noWallFunction-KOmegaSST-simpleFoam
URANS-noWallFunction-KomegaSST-pimpleFoam分别进行了上述计算且结果如下:
(1)其中湍流模型KOmegaSST:
1、确定湍流参数:Uinlet=1.08 (雷诺数Re=5715) 湍流强度FSTI=1%(low) Eddy viscosity ratio=1
2、初始文件参数-nearwalltreatment:
K:fixedValue 0 初始值:0.00017496
nut:nutLowReWallFunction
Omega: OmegaWallFunction
3、湍流参数初始化如下图:
(2)经计算:以上三个计算Y+均为2.5左右小于5,处于粘性底层。--关心壁面处的受力所以不采用壁面函数处理,使用LowRe壁面处理
(3)结果分析:
① Laminar-瞬态-pimpleFoam:
速度云图如下:
曳力系数如下:
②RANS-noWallFunction-KOmegaSST-simpleFoam:
速度云图如下:
曳力系数如下:
③URANS-noWallFunction-KOmegaSST-pimpleFoam:
速度云图如下:
曳力系数如下:可以看到使用RAS湍流模型之后,并没有体现涡的结构以及瞬态性,曳力系数并无周期波动。
问题如下:不使用湍流模型反而可以观察涡的结构以及波动;虽然RAS是进行了平均处理。但是大尺度的涡应该在速度云图有所体现吧。请各位大佬答疑解惑,感谢感谢。
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你这个看下壁面y+在多少,如果y+足够大,需要用壁面函数
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另外看你的网格比较糙,好像也不是六面体、矩形网格
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这个要算URANS、Laminar、或者LES,你的URANS没有涡,应该是湍流粘度太大了,你看看湍流粘度场
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@李东岳
感谢李老师回复
1、Y+=2.5左右,位于粘性底层,所以没有使用壁面函数
2、网格使用blockMesh生成的,可能密度不够
3、湍流粘度如下图所示:
确实很大,我设定的湍流粘度比为1;nut是计算出来的,应该如何修改其他的相关参数呢。之前设定K与Omega如下图:
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@yingdong 目前URANS没有涡出来是吧?你这是水还是空气?kOmegaSST么还是什么?显示一下你的网格,你这个网格看起来不是很规整。另外你的速度很低,是否需要加湍流模型?
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@李东岳
1、没有涡显示
2、处于超临界状态下的水,密度80.54,粘度小
3、湍流模型为:KOmegaSST
4、网格如下:
这是剖面,实际为全区域三维建模
颗粒局部:
5、虽然速度小,但是粘度低,对应的雷诺数为5715,属于湍流状态;所以采用湍流模型 -
@yingdong 你这些结果是球静止不动的绕流,还是球在动周边水是静止的?我觉得目前很多东西都没有确定的结论的情况下,先模拟前者比较好,后者的话还需要考虑时间步长、动网格等等因素,太杂乱了。
比如你观察到的RANS模型算不出来涡的问题,如果是uRANS那肯定跟时间步也有关系。 -
@cccrrryyy
所有云图都是颗粒固定的情况 -
我看你只模拟2秒,你模拟到200s试过没有,有些算例需要足够的relaxation time
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@李东岳
但是采用RANS-simple迭代了10000步也没有显涡 -
@yingdong 用瞬态,不能用稳态
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@李东岳
嗯嗯 我试试 感谢李老师