Smagorinsky模型及边界条件设置问题

coolhhh

昨天听同济大学曹教授的讲座（报告讲座 || 计算流体动力学在风工程中的应用），提到Smagorinsky模型（视频时间47:51），比较建议使用van Direst函数。

关于OpenFOAM在使用Smagorinsky模型及边界条件有些疑问如下：

如何调用van Direst 函数问题。是否选用 Smagorinsky 模型，然后 printCoeffs 设置为 on，就会自动调用下边的 vanDriestCoeffs ？

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| =========                 |                                                 |
| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |
|  \\    /   O peration     | Version:  v2012                                 |
|   \\  /    A nd           | Website:  www.openfoam.com                      |
|    \\/     M anipulation  |                                                 |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      turbulenceProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

simulationType LES;

LES
{
    LESModel        Smagorinsky;

    turbulence      on;

    printCoeffs     on;

    delta           cubeRootVol;

    dynamicKEqnCoeffs
    {
        filter simple;
    }

    cubeRootVolCoeffs
    {
        deltaCoeff      1;
    }

    PrandtlCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Cdelta          0.158;
    }

    vanDriestCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Aplus           26;
        Cdelta          0.158;
    }

    smoothCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        maxDeltaRatio   1.1;
    }
}
// ************************************************************************* //

使用了 van Direst 函数，是否可同时在边界条件中设置壁面函数？还是这两者只能二选一？
使用 van Direst 函数是否有要求壁面的 y+ 必须小于1？如果 y+ 无法满足小于1的条件，比如大概10左右，是否适合使用 van Direst 函数？
使用 van Direst 函数，对应的 nut 边界条件设置，wall 边界怎么设置才合理，是设置为 calculated，还是用壁面函数 nutUSpaldingWallFunction，还是用 fixedValue 为0？

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| =========                 |                                                 |
| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |
|  \\    /   O peration     | Version:  v2012                                 |
|   \\  /    A nd           | Website:  www.openfoam.com                      |
|    \\/     M anipulation  |                                                 |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    location    "1";
    object      nut;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 2 -1 0 0 0 0];

internalField   uniform 0;

boundaryField
{
   
    inlet
    {
        type            calculated;
        value           uniform 0;
    }

    outlet
    {
        type            calculated;
        value           uniform 0;
    }

    top
    {
        type            symmetry; 
    }

    ground
    {

        type            calculated;
        value           uniform 0;

        //type            nutUSpaldingWallFunction;
        //value           $internalField;

        //type            fixedValue;
        //value           uniform 0;
    }
    
    frontAndBack
    {
        type            symmetry;
    }


    Building
    {
        type            calculated;
        value           uniform 0;


        //type            nutUSpaldingWallFunction;
        //value           $internalField;
        
        //type            fixedValue;
        //value           uniform 0;
    }

}


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

初学OpenFOAM，问题比较基础，请各位大佬指点迷津，非常感谢

李东岳

捕获.JPG

vanDirest一般不使用壁面函数，因此网格要足够细、nut就是0。

coolhhh

@李东岳
谢谢李老师，另外如果想用 Smagorinsky模型+壁面函数，设置不调用 van Direst 函数，是 turbulence 设置为 off 吗？刚试了 printCoeffs 好像只是显示系数作用而已

李东岳

@coolhhh Smagorinsky模型+壁面函数，需要设置nut。你那个没用上vanDirest，vanDirest要改delta函数。你用的是cuberoot现在。

coolhhh

@李东岳
谢谢老师，不好意思问了非常小白的问题。刚再查了下，官方文档的设置：OpenFOAM: User Guide: Van Driest ，OpenFOAM: User Guide: Cube-root volume 。下面是官方的设置说明，再次感谢李老师

delta           vanDriest;

vanDriestCoeffs
{
    delta           <geometricDelta>;

    // Optional entries
    kappa           0.41;
    Aplus           26;
    Cdelta          0.158;
    calcInterval    1;
}

xjwang

@coolhhh 请问你这个vandriestCoeffs中的delta是怎么设置的？用的cubeRootVol吗？你在最开始贴的那个代码，应该是复制的Openfoam basic trainning那个文档中的设置吧：

@coolhhh 在 Smagorinsky模型及边界条件设置问题中说：

vanDriestCoeffs
{
delta cubeRootVol;

官方文档中这么是这样的：

@coolhhh 在 Smagorinsky模型及边界条件设置问题中说：

vanDriestCoeffs
{
delta <geometricDelta>;

搜了一下也没找到具体的例子，希望不吝赐教！
如果用van driest的话，是不是nut在你的building表面是不是可以写成fixedvalue 0?还是只能在网格比较精细的时候才能使用fixedvalue 0？

coolhhh

@xjwang

1 vandriestCoeffs中的delta设置

我在这个帖子CFD Online 上看到这个文件 projectReport，里边关于van Direst 的阐述：

微信图片_20220520132950.png

vanDirestDelta.c 中程序如下：

    delta_ = min
    (
        static_cast<const volScalarField&>(geometricDelta_()),
        (kappa_/Cdelta_)*((scalar(1) + small) - exp(-y/ystar/Aplus_))*y
    );

程序与官网的说明 OpenFOAM: User Guide: Van Driest 计算方法是一致的。因此我的理解是<geometricDelta>设置为cubeRootVol，就跟文档说明一样选一种geometric-based delta，然后会根据系数设置计算min delta。还可以参照李老师之前其他贴子的回复，也是这么设置。

2 nut的设置

nut的设置，我也不确定是设置 fixedValue=0 还是calculated。李老师说网格要足够细、nut就是0。因此我就设置为calculated，认为当网格足够细算出来就是0。我尝试过其他湍流模型，无论设置 fixedValue=0 还是calculated，结果也没很大区别。

xjwang

@coolhhh 感谢回复！