LES模拟求助

[strive_DUT]

如题，我正在算一个自由射流，LES模型采用的Smagorinsky，同时计算了RANS，几何模型就是一个三维圆柱。LES的计算结果显示，在过渡区，射流轴向中心线的密度值总是比实验值高，如下图所示。麻烦各位大佬，可以帮忙分析一下可能的原因吗？

[李东岳]

这是什么流动密度从450变到100，液体?

[strive_DUT]

@李东岳 李老师，是液氮。
另外，我看另外一个相关帖子中解释说：有效热扩散率alphaEff=alphat+alpha，其中alphat=nut/prt，这里面的nut在RANS中是湍流粘度，可是在LES中是亚格子粘度，会非常小，这就会导致大涡模拟计算alphat非常小。我看了一下自己的RANS和LES中的热扩散率，RANS的alphat的确比LES的alphaSgs高了几个量级，而且跟网格密度也有关。这个问题应该怎么解决呢？难道LES模拟都会遇到这个问题吗？

[李东岳]

@strive_dut LES相比RANS的nut、alphat都要小，普适性来讲是这样的

[strive_DUT]

@李东岳 李老师，那造成我的LES跟实验数据差别的问题应该不是它的原因。求个大佬能给分析一下问题所在

[李东岳]

你那个是LES瞬态某个时间步的结果么

[strive_DUT]

@李东岳 李老师，LES结果是我取的时间平均，不过取的间隔时间比较少，曲线有些震荡。您清楚可能哪个环节出问题了吗

[李东岳]

这个密度差异看起来差了不少。LES每个时间步都收敛了么

[strive_DUT]

@李东岳 我设置的残差是1e-6，没太关注每个时间步是否收敛呢，李老师，需要把PIMPLE外循环次数增多吗？

[李东岳]

之前论坛里面有个人残差设置的比较松，结果不好。这个帖子我一直在找，一直没找到。也是个瞬态的自由射流。他还发了云图。你设置1e-8 -9试试。不过这个我也不太确定。按道理来说不应该差太多。你跑PISO就行。库朗数小于1

[strive_DUT]

@李东岳 谢谢李老师，我把残差设置的小一些试试。

[heike256]

@strive_dut 可以分享下结果吗？调残差管用吗？

[cccrrryyy]

@strive_dut 两个点需要关注下，一是网格是否足够小，二是入口的条件是否给的合适。我之前也用OpenFOAM做过LES，有点难搞，不知道你这个结果怎么样了，可以分享下么？

[李东岳]

对哦，，这个结果后来怎么样了

[strive_DUT]

东岳老师，各位同行，我近期也一直在修改参数重新计算，我抽空整理一下，放到论坛，还望各位大佬多指点。

[李东岳]

直觉感觉这个算例还是挺有意思的。

[strive_DUT]

最近做了一些算例测试，更新一下结果，欢迎各位提出宝贵意见！
入口脉动通过InflowGenerator产生，主要修改了入口的湍流强度和湍流普朗特数。有关残差问题，我尝试缩小至1e-9，结果并没有变化。
另外，图中的红色曲线是两篇不同文献的结果，同样使用Smag模型，看起来差距很大。这里附上参考文献2的一些模拟结果，感觉是Smagorinsky模型不太合适呢。
240万网格模拟结果：

330万网格模拟结果：

参考文献2的模拟结果（SM：Smagorinsky；WL：Wale；VR：Verman；SMD：Dynamic Smagorinsky）：

[cccrrryyy]

@strive_dut 你这个就是射流，然后物性剧烈变化么？有传热的过程么？看330万网格的结果，好像湍流强度影响很大，蓝色那条线其实和实验对的还可以呀。话说湍流强度在inflowGenerator里面怎么体现的，我记得它只能给雷诺应力的6个分量吧。

[李东岳]

没想到这个跟湍流强度的关联这么大。这是什么工况，为什么跟进口湍流强度关联这么大。

[strive_DUT]

@cccrrryyy 您好！我算的是可压缩射流，物性变化比较剧烈，具有高密度梯度。射流与环境存在传热过程。
蓝色的线，射流的液核长度比较短，跟实验差别比较大，其他区域还算理想。我正在测试一个Prt=1.0的Case，看看结果。
您说的对！是给的雷诺应力，雷诺应力计算的时候是(UI)^2，这个I应该指的湍流强度吧？

[strive_DUT]

@李东岳 李老师，这个是超临界压力下的射流，工质是氮气。具体工况如下：

[cccrrryyy]

@strive_dut 我之前用火焰面模型做过射流火焰的模拟，说白了就是构造标量，对应不同的密度、粘度、温度等等，实际求解的是这些标量的输运方程。感觉和你这个可能很相似，不过你涉及到传热了，那湍流普朗特数确实也是个影响点。

我的模拟一开始也是射流太长，速度衰减很慢，尝试调整很多参数都用处不大，包括湍流强度。后来是调整了inflowGenerator的特征长度才有效果，那个长度当时是给到了喷口管径的40%还是多少。算很大的数值了，因为一般按照RANS的经验会给5%左右的管径吧。

说实话这个过程有点难顶，让我对inflowGenerator都产生了一些怀疑。你有试过什么别的入口方式么？

[strive_DUT]

@cccrrryyy 您说的这个方法我在文献也看过，不过跟我这个方法完全不同，就没太关注。
我也按照您的方式调整一下特征长度，看看效果怎么样。特征长度我现在给的是管径的10%。您调整后与实验对的怎么样？
我试了of自带的turbulentInlet，效果不好，别的我也没再找过。我看我这个方向的文献大多基于inflowGenerator。我现在觉得问题有两个：一个是湍流强度，就是雷诺应力影响比较大；再一个就是LES模型，我想试试动态Smagorinsky呢，无奈没找到extend版本的，也没再做修改。

[cccrrryyy]

@strive_dut 我这边文献里面倒是很少提到用inflowGenerator，所以当时一直不太明确这个入口条件到底如何。按你说的，这个东西用的人很多，那我就放心了
调整特征长度后，和结果对的相当不错了，与之前相比有很大的提升。
亚格子模型这块，我感觉其实可能影响没有那么大，因为当时我看到同一个算例，用Smagorinsky，dynamic Smagorinsky或者WALE的都有，甚至k方程的也有，都差不多。

[strive_DUT]

@cccrrryyy 感谢感谢！给我指了一个好的修改方向！我做过RANS模型的对比，确实影响不大，但我看文献里有的是Smagorinsky算的很好，比如文献1，有的就是算的误差比较大，比如文献2，一头雾水 还是得自己测试呀！