FLuent与OpenFOAM中关于压力限制的区别

[李东岳]

在液体中一定的绝对负压是被允许的

这个怎么理解

[打倒小怪兽]

@李东岳 李老师感谢您的及时回复
在OpenFOAM中液体属性的adiabaticPerfectFluid模型，使用的是Tait状态方程这个模型

其中B的值通过实验测得为3e8，在这种情况下如果绝对负压不超过B的值，就不会出现负密度，这样应该也不会影响到计算吧？我不知道这样理解对不对

也有相关领域的液相绝对负压的文献：CAUPIN, F. & HERBERT, E. 2006 Cavitation in water: a review. C. R. Phys. 7 (9–10), 1000–1017.

[李东岳]

openfoam的adiabaticPerfectFluid模型，是更新密度的，跟你写的不一样。你确认一下，openfoam中的adiabaticPerfectFluid模型在压力为负的时候，密度可以是正的么

[李东岳]

也有相关领域的液相绝对负压的文献：CAUPIN, F. & HERBERT, E. 2006 Cavitation in water: a review. C. R. Phys. 7 (9–10), 1000–1017.

我第一次看到负压的讨论，值得深入研究一下

[打倒小怪兽]

@李东岳 老师，这是of2312版本中的adiabaticPerfectFluid公式

我上面给出的公式里面，V表示的是1/ρ，这两个公式应该是一样的。

[李东岳]

那个密度公式，不会出现负的密度。
不过p倒是允许出现一定的负值，看起来没做限制，但要保证密度不是负值。

你得问题是什么？OpenFOAM里面的pMin的作用么？

[打倒小怪兽]

@李东岳 老师，我现在在尝试取消pMin对流场压力的限制，来达到允许流场出现绝对负压的计算结果。
想请教一下老师您，如果我想消除pMin的限制，下面两个方法是否可行？如果思路没问题的话，您觉得有没有可能是存在其他关联文件没有修改的缘故导致的报错？或者，您能花时间指点一下，如何修改求解器来取消pMin限制？

目前我尝试了两种方法：

• 直接将compressibleInterFoam求解器文件夹中的压力文件中，将关于pMin的语句直接注释掉的方法（同时在createField中取消pMin的声明），但是重新编译后的求解器运行修改前能正常计算的算例会很快报错（大概三四个时间步）——这个方法不知道该如何再继续推进下去了

• OpenFOAM-11中是通过fvConstrains-limitPressure来限制压力的，我对这个文件对压力的语句也进行了修改——将max（p,pMin），改为min（p,pMin），然后提供一个巨大的pMin值（1e12）。这样应该也能消除压力下限的限制，但算例的结果也会发现压力和温度计算有问题。

[李东岳]

那个文章里面说确实可以存在负压。但是不表明OpenFOAM允许负压的存在。你把pMin取消掉，存在很大的风险。

[打倒小怪兽]

@李东岳 老师，我还有一个疑问，pMin的值可以设置为负值吗？会有文件对pMin的值必须为非负值的限制吗？
这样是否可以避免直接取消pMin带来的风险？

[李东岳]

在你提到那个绝对负压之前，我从来没见过设置为负值的压力。从状态方程来看，基于可压缩性的算法psiThermo，p是负值是完全不可能的。rhoThermo中p和rho的关系可能更复杂，比如绝热理想液体，可能一个负的压力可以预测一个正的速度。但是听起来基本挑战之前的CFD数值常识。

你要想尝试绝热理想液体能否允许负压的存在，你需要做个算例做个测试。比如rhoPimpleFoam算一个特别简单的算例。

[打倒小怪兽]

@李东岳 好的，谢谢老师指点迷津，我再自己研究一下。
刚刚尝试了一下，相同的算例使用compressibleInterFoam求解器计算，将pMin值设置为负值后很快就会报错负温度。看来不能简单的直接设置为负

[李东岳]

是。对于理想气体，负的温度、压力、密度都不合理。不过你那个绝热理想液体，在p为负的时候，密度确实为正。在结合那个review说的绝对负压的存在，应该需要详细研究下。

不过如果没看到那个review，过去10多年我一直以为绝对压力一直为正。需要好好看看这个。

[李东岳]

我在无痛苦ns方程笔记里面更新了密度、温度的更新流程，应该有点关系

[打倒小怪兽]

@李东岳 好的，李老师，我去看一下。

我最近看了一下foam-extend版本的compressibleInterFoam求解器，没有耦合温度方程。他直接在pEqn.H文件里面给出的压力、密度的闭合方程——ρ=psi*p，如果是弱可压缩性的计算，是不是影响不大？也可以用来计算弱可压两相流动？

[李东岳]

是的，强弱都可以，你可以试试，那个不会出现负温度。

[李东岳]

https://cfd-china.com/topic/677/fluent-空化两相流数值模拟结果绝对压力为负值

这个帖子的绝对压力，fluent那面确实出现了负值。

我对负的绝对压力，目前理论上理解不上去。不过也没时间详细看了。我先看看能不能把org那面的compressibleInterFoam的能量方程去掉

[打倒小怪兽]

@李东岳 是的，李老师。
我在使用Fluent计算相同设置的算例时，层流模型、没开能量方程、液体属性设置为可压缩流体。也会出现绝对负压（背压101325Pa，Solution中的限制压力1Pa），流场中会出现几倍于大气压的负值。

如果针对这个问题，在OpenFOAM中去掉能量方程的计算应该会稳定很多。不过，我能力有限，对org版本thermo那块复杂的，我看起来还很吃力，李老师辛苦研究一下！

foam-extend的compressibleInterFoam本身就没耦合能量方程，但是他的液体状态方程也没有Tait方程的形式，这两天我把这个方程整进去了，计算tut算例没啥问题，但是算我那个算例就发散，可能稳定性还是有点问题，还需要再调试一下。

[李东岳]

我用rhoPimpleFoam、rhoSimpleFoam测试了一下，直接把EEqn.H注释掉就好了。你试一下。在新版OpenFOAM中，原本的fluid模块，替换成isothermalFluid，等同于上面的效果。不过我测试NACA算例，注释掉能量方程之后收敛性比较差。流场结果出来倒是没有问题。

你试一下直接把compressibleInterFoam的TEqn.H注释掉

[打倒小怪兽]

@李东岳 老师我尝试了一下将温度注释掉应该就可以了，不过也如您所说，注释掉能量方程后收敛性不是很好，可能要提高很多精度来计算，我再调试一下。
感谢李老师热心指导