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  3. 简版NS方程用于CFD有完备性问题?这篇论文有看法

简版NS方程用于CFD有完备性问题?这篇论文有看法

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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    写于 最后由 李东岳 编辑
    #1

    看了一篇论文,观点非常新颖,认为NS方程用于CFD有角动量损失的缺陷。全文逻辑严密,有理论分析且给出解决方案。通过仿真计算,揭示传统方法损失了角动量,而新方法克服了角动量损失问题。甚至理论推导了传统方法角动量损失的大小,并且与数值仿真结果高度匹配!由于其观点挑战常识,因此发帖请教各高手鉴定。

    1.理论依据
    众所周知,相对于角动量,NS方程是平动量方程。那么在NS方程控制的流场里,如何确保流动是符合角动量守恒的呢。论文表示,经典理论是利用本构方程实现的:本构方程的建立条件就是,假定了无限小物质的表面是力矩平衡的。通过在NS方程的粘性项中引入本构方程,从而确保角动量的守恒(平衡的力矩不改变角动量)。
    但是论文很快又指出,多数时候用于CFD的简化版NS方程,其中的本构方程在简化过程中被消去了。因此,简版NS方程不含本构方程,模拟出的流场是不满足角动量守恒定律的!
    1eae786b-7328-48d8-b2e6-4bd33f14a8a1-image.png =========简化的NS方程

    2.解决方案
    为了克服这个问题,论文在二维情况下给出了新解决方案,通过增加一个角动量方程以确保角动量守恒。具体方法此处省略。

    3.效果展示
    论文做了简单的对比模拟计算。证明常规方法计算结果确实有力矩不平衡的问题(角动量不守恒),文中提供的新方法克服了这个问题,而且给出的流场分布有所不同。更让人惊奇的是,论文理论推导给出了NS方程流场残余力矩的大小(“等于粘性系数与流场涡环量的乘积”),与数值模拟结果符合很好!

    由于论文过于奇葩,特向各老师请教,如何评价这个论文。
    论文链接在此 https://pan.baidu.com/s/1yrucFbevfpb1QLjX2Hl0qw?pwd=qatp
    无法下载的留言邮箱,看见了会发过去。

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #2

    老铁,写的很好,下周给你CFD界推一个 :-)

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #3

    我看了一下,文章里面的角动量变量C,是怎么封闭的?没看出来怎么封闭的

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 数 离线
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    数星少年
    在 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #4

    @李东岳 感谢。希望能得到更多人的鉴定

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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    在 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #5

    @李东岳 角动量与C成正比,它在时间上的导数就是受到的力矩,这里面写了粘性力矩; 压力应该没有力矩,因为是势能。另外套上了对流项,建立的方程

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #6

    我最近随机看论坛,才看到这个帖子。感觉挺有意思。

    文章里面的角动量变量C,是怎么封闭的?

    方程16进行了封闭。

    我在openfoam里面植入一下看看。我初步觉得这个影响太小了基本可以忽略。就类似二次流那种影响。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #7

    我植入进去了,计算的时候说方程19量纲不一致

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 李东岳 编辑
    #8

    我详细看了一下:

    1. 首先原文的方程2的$\Lambda$和$\Lambda^T$与常规的$\nabla\bfU^T$以及$\nabla\bfU$不一致。这里面牵涉到分子布局与分母布局

    2. 正常来说虽然理论上$\nabla\cdot(\nu\nabla\bfU^T)=0$,但OpenFOAM都进行了求解,并没有直接省略掉

    3. 原文方程4我觉得他的符号写反了,应该是:$(-0.5)... + 0.5... +(-0.5) + 0.5...$,如果这样写的话方程4=0

    这个论文的根本是认为NS方程不满足角动量守恒。我把推导更新到《无痛苦ns方程笔记》第NS方程的角动量守恒一节了。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #9

    如果流场稳定了,openfoam计算的那项,应该也不起作用了吧。

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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #10

    原文方程4的力矩计算,是叉乘计算,力矩是有方向的。因此有另外的符号变化,原文是对的。

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 李东岳 编辑
    #11

    确实。

    但是那个量纲不一致。c的单位是$\frac{1}{ s}$,C的单位是$\frac{1}{m\cdot s}$,$\nabla\times C$的单位是$\frac{1}{m^2\cdot s}$。$\nabla^2\bfU$的单位是$\frac{1}{m\cdot s}$。

    $\frac{1}{m\cdot s}\neq\frac{1}{m^2\cdot s}$。OpenFOAM计算时候报错了。

    如果流场稳定了,openfoam计算的那项,应该也不起作用了吧。

    这个$\bfU$和$\bfU^T$的贡献一个在切向一个在法向。还约不下去。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 数 离线
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    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #12

    小c和大C量纲是一致的。它们都是旋转速度啊,量纲都是1/s。C只是c的一个扩展而已,包括了三个方向的旋转角速度分量

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #13

    我看他说$C=\nabla c$

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 数 离线
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    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #14

    啊?大C不是公式19下面那行文字定义的吗?

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #15

    是的就是那个。原文是

    $C=[c_x, c_y, c_z]$

    那就是$C=\nabla c$。 还是说我理解错了

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #16

    你理解错了,xyz只是一个下标而已。如果是二维情况,就只有cz,表示c是垂直于xy平面(平行于z轴)的矢量。其余两个是三位的类似情况而已

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  • 李东岳李 离线
    李东岳李 离线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #17

    这样啊!那我试试

    http://dyfluid.com/index.html
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  • 数 离线
    数 离线
    数星少年
    写于 最后由 编辑
    #18

    三维的类似情况,我最后一个打错字了。

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