@李东岳 李老师,问题算是解决了,正如楼上xjwang所说的那样,不应该通过监测瞬时速度云图的方式来判断,后来我通过数次调整积分尺度的值,并在下游检测不同位置点的能谱情况,发现是可以得到湍流场的,虽然能量有些衰减,但就目前来看,结果是可以接受的。
霜染丹枫
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@sunss 感谢分享。我做的是槽道流,能谱是通过槽道流实验得到的(沿轴向的一维谱),通过DSRFG方法生成了入口速度场,得到的入口速度场能谱分布与实验能谱拟合的较好,但是在计算中会出现我上面提到下游脉动减弱的问题。下图是我还原Huang文章中的卡门谱结果,整体看起来方法的实现应该是没有问题。
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@李东岳 还没有,还在找原因@@
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@sunss 感谢分享,但是根据huang2010论文中指出该方法严格保证了无散度条件,并且给出了证明过程。
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@xjwang 你好,我的研究不是ABL,属于槽道流,但是想用DSRFG这个方法生成湍流入口用于LES计算。
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@xjwang 朋友,是用fluent画的图。我后来更新了结果,在前面的帖子里放上了结果,你看下结果如何?
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@李东岳 如李老师所言:“像是这种速度波动越往后越少的,类似开始有湍流后来无湍流”。我有个疑惑,采用中心差分格式的扩散项可以将扰动向四周传递,迎风格式的对流项具有迁移性,即可以将扰动向下游传递。从上面来看,入口的扰动应该是可以持续向下游传递的。如果几何轴向长度非常长的话,在很远的下游是不是也会保持一定湍流状态?还是由于壁面摩擦力及流体粘性对扰动有削减作用,在下游一直衰减甚至脉动全无,就是这种入口给定方法本身就会出现的现象呢?
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@xjwang 根据您的建议,我修改了湍流积分尺度,由于没有实验,这个量我是通过湍动能和耗散率来估算的。重新进行计算,目前能够看出下游流场表现出湍流状态。这个结果和您之前的计算发展趋势相似么,以说明我目前入口给定结果的正确性。
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@李东岳 李老师,麻烦能说一下internalField的作用么,我不是很了解,谢谢
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@xjwang 感谢回复,我的计算域如图所示,几何尺寸:X=1.2m、Y=0.2m、Z=0.4m。展向和轴向为均匀网格。空气沿x轴正向进入,平均速度是1.2m/s。入口采用速度入口边界条件,出口为压力出口边界条件,展向是周期性边界条件(即Z方向),上部和底部为壁面,采用无滑移边界条件。三个方向网格节点:64X64X128,垂直壁面方向采用非均匀网格,首层网格高度△y=0.0001m,保证Yplus<1。目前程序中湍流积分尺度设置为Ls=0.014(大致估算的,目前看来是有问题的)。Huang文章说这个参数很重要,给了三种设置的方法,但是我一直没引起重视。。。。您这个参数是如何来设置的呢?谢谢!
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@李东岳 入口速度是在平均速度基础上加的扰动,这些扰动就是通过那个算法实现的,因此在每个时间步入口速度场的扰动时一直存在的。
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@xjwang 同时,我在DSRFG方法中采用的参数都是根据自己计算工况进行的设置,比如x,y,z坐标数据、湍流积分尺度l等,这是否可以理解为您指出的“因为参数选错了,而引起了divergence-free问题”?之前一直在网格和时间步长设置方面找原因,没有考虑过本身生成的速度场是否问题。呜呜0.0!
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@xjwang 辛苦辛苦^ ^,这是计算得到的瞬时速度等值线图,可以看出脉动速度在下游是衰减的(因为一直通过瞬时速度波动情况来观察下游湍流情况,不知这样判断是否有问题?)。另外关于您提到的湍流积分尺度参数,是指huang文章中说的turbulence integral length scales Lu/Lv/Lw么?我在想我是否也是这个问题导致的?
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@xjwang 感谢回复,我的湍流入口方法也是采用DSRFG方法(Huang et al,2010),速度入口边界,也是把脉动速度场定义在入口边界面上了,计算过程中通过监测不同轴向截面速度的等值线图,发现在入口附近速度场有小幅值脉动,在远离入口处速度场的脉动几乎消失(感觉和你说的沿着顺风向,脉动功率谱密度减小的问题类似)。而理想的结果是否应该是由于入口扰动的持续作用,在下游能一直维持较强脉动的湍流场。不知您当时是如何解决的?
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@李东岳 李老师好,计算域是完全的矩形,即三维槽道流。
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@xjwang 朋友你好,我也遇到了同样的问题,采用LES计算,时变的速度入口数据导入后,随着非稳态进行,脉动速度在向下游传递过程中很快减弱至消失,不知是否已经解决?
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@cccrrryyy 好的,谢谢
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@luoluo 感谢回复,我有一个疑问,由于脉动速度的长时间相关总是等于零,经过足够长的时间后初始场的随机状态对湍流场的发展几乎没有影响,因此对初始场添加扰动的原因还有些疑问,为什么要添加这个扰动,如果不加扰动,直接用RANS计算得到的时间结果作为初场,进出口也给周期边条,采用大涡模拟能否自发生成湍流?之前算过,好像是产生不了湍流的,只是其中的原因一直不清楚。
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@cccrrryyy 对的,fluent自带的入口扰动,我试着算过,虽然扰动很强,但和文献的DNS结果对比不是太理想,当然不是说这种方法不好用,仅限于我要用的工况可能不太适合。另外不可压缩流大涡模拟的出口边界,我看了一些资料,里面提到了这个对流出口边界。
这个公式来自《湍流大涡模拟的理论与应用》,其实论坛里面有一篇关于DNS出口边界的帖子,也是说的这个公式。我理解这种边界条件可能是指局部单向化条件,即下游的信息对上游没有影响,要求扩散项为零,只有对流项,因此叫对流边界条件。
目前,用UDF实现这个公式,有点让人脑壳疼。或者能不能延长出口,并使用fluent得outflow边界条件(outflow边界条件假设除压力外的所有的流动参数法向梯度为0) -
@cccrrryyy 非常感谢您的回复,对我很有启发,我的圆管模型轴径比很大,轴向尺寸100mm,直径是1mm,入口雷诺数在5000左右,目前的想法是在入口的每个时间步都给定合成脉动速度入口,出口使用对流出口边界,沿轴向给定压力梯度用来驱动流动,不知道这样处理,入口的扰动在向下游传播的过程中能不能维持住?
另外,大涡模拟近壁面的处理,我还没有深入研究,下一步准备学习学习。 -
@cccrrryyy 哦哦,好的,请问一般轴向网格尺寸和近壁面首层网格的尺寸比例控制在多少比较好呢?
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@cccrrryyy 您好,请问管内流的话特别是轴向的尺寸很重要,要比较小才可以,这一描述的相关文献或者书籍可以推荐一下么?我前段时间看张兆顺-《湍流大涡模拟的理论与应用》中提到,在流向应用周期边界条件时,壁湍流的计算域要能够包括大尺度流动,要求如下图,书中的描述,我理解的是计算域不能太小,这与您的描述有些矛盾,不知道是不是我的理解有误。
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@发芽的土豆 朋友,我目前也在做管道内流的大涡模拟,在计算过程中也发现了同样的问题,我是通过UDF初始化的流场,根据文献的DNS时均速度型+初始扰动作为初场,然后用LES直接算,在较大管径中,得到的结果不错,但是同样的设置方法用到小管径的时候,初始扰动在计算之初,就慢慢消失了,后面继续算也无法出现湍流,目前在找原因。
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@李东岳 冒个泡,赚个币
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@veen 你可以找槽道流直接数值模拟的相关外文文章,一般对初场和边界条件都有涉及。另外可以看一下,清华大学张兆顺老师写的《湍流》这本书中,关于初始条件和边界条件的描述,应该会有所帮助,祝好。
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@李东岳 几何尺寸小确实是个问题,但是如果无量纲尺度和对比文献相同的情况下,应该都能得到湍流状态,这也是做这个计算的目的,验证在小尺度下的湍流结构。另外我看的大多管流LES或者DNS的文献,几何尺寸确实都较大,比如这个经典的管流DNS及实验的文章(D=95.4mm、112mm)。我目前正在计算D=2m的管流,采用前一帖子的方法,湍流自始至终都能维持住,并且正在计算得到的统计时均速度看起来比较理想(RMS速度还没处理),但是小管径时就不行,扰动很快消失。希望李老师有时间的话,可以计算一下,看openfoam是否实现起来会比较容易,如果这样的话,我将转向openfoam,哈哈!(另外,如果这个问题搞情况之后,我很乐意新开一个帖子,把湍流大涡模拟计算过程中的一些问题与大家分享,希望对相关研究的同学有所帮助,同学习,共进步)Fully developed turbulent pipe flowa comparison between direct numerical simulation and experiment-eggels1994.pdf
管径D=2m的速度云图
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@李东岳 十分感谢您的回复,我上传了ICEM文件(包括.msh文件),几何尺寸:直径D=0.8mm,流向长度L=8mm,流向长度L是特征尺度直径D的10倍,满足张兆顺老师-湍流大涡模拟应用与理论一书中指出的,壁湍流计算域必须包含大尺度结构的要求(但书中是以槽道流为例,我根据同样的计算公式用在圆管流向长度的设置,但是径向尺寸没有发现是否有特定要求,需要了解的大侠指点一下)。流向网格Δx+=25.5,ΔRmin+=0.9,ΔRmax+=7.2。另外自定义一下流体工质,密度是352kg/m3,动力粘度是0.000054Pa·s。边界条件为进出口周期边界,流体质量流量为0.000178kg/s(Re=5300),不可压缩,常温。目前的问题是该计算在时均速度型+扰动作为初场的情况下,随着计算进行扰动消失,未计算得到湍流状态。李老师辛苦了
百度网盘链接:https://pan.baidu.com/s/1T27-k-x78orsqhZ1JAyfmw
提取码:745h -
@starDust 感谢回复,我目前在用fluent计算,采用前面帖子中的方法在直径D=2m,轴向长度L=10m时,Re=5400,扰动加入后能维持住,继续计算可以得到湍流,但当把几何改为毫米级别的圆管时,网格和时间步设置应该都没有问题,也保证Re=5400,采用同样设置后,扰动在开始计算后慢慢就消失了
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@李东岳 李老师,这是我用ICEM绘制的O型圆管网格,不知道有没有问题?上面是我的网格,下面是文献网格。(不知道咋调整图片大小,排版很丑,见谅 )
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@李东岳 感谢李老师回复,管流几何尺寸是参照eggels-1994这篇文献(文献中DNS计算和HWA实验的几何尺寸),直径D是0.0954m,流向长度是0.477m(即5倍直径),网格:径向-周向-流向=96x128x128,径向壁面首层网格5x10(-6)m时y+=0.2左右,我自己估算得到流向无量纲网格尺寸为Δx+=14.03,周向无量纲网格尺寸(rΔθ)+=8.8。时间步长是满足CFL=u*Δt/Δx<1给定的,其中Δx是流向网格尺寸。LES采用动力学Smagorinsky模型。初场采用DNS的平均速度型加10%的随机扰动,进出口给周期边条,初始的扰动在计算开始一段时间后就消失了,每个时间步监测的云图都如上个贴中圆管云图那样,然后这样计算了100s之后也没出现湍流状态。是不是我网格和时间步的知识点理解有误,导致的出错。
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@starDust 您好,请问可以加个联系方式麽?在您时间方便时请教一下,这个问题已经困扰很长时间了,看了很多文献也没攻克,希望您稍微指导一下,如果可以的话,您可以加一下我的qq(1191364394),真心求教
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@luoluo 请问速度扰动是在初场添加,还是在计算过程中一直加扰动呢?我计算的圆管LES,在初场加扰动后,随着计算进行,扰动逐渐消失了,不知道是什么原因?
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@yishanbb2018 请问妳的算例中,速度扰动是在初场添加,还是在计算过程中一直加扰动呢?我计算的圆管LES,在初场加扰动后,随着计算进行,扰动逐渐消失了,不知道是什么原因?
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我正在做类似的研究,采取得方法是在RANS或者DNS得到的时均速度型基础上,添加10%时均速度值的脉动量。
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@starDust 感谢回复,采用进出口周期边条+初始扰动,在槽道流(参考kim的DNS结果)算出了湍流,但是采用同样的设置进行管流模拟(eggels-1994管流DNS及实验结果)时,随着计算的进行,湍流消失了,当然管流目前管流的计算时间有点短(10s左右),不过感觉继续算出湍流的可能性也不大,不知道是什么问题导致的,甚是捉急啊,请您不吝指教,十分感谢。
槽道流(116s)-对照kim的DNS结果
管流(7s)-参照eggels-1994
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@zhangxc0223 首先十分感谢您的回复。不过我最近还有个问题一直有疑问,就是看了很多文献,提到了在初场添加扰动,进出口使用周期边界条件,这样可以算出湍流。但是这个扰动只在初始时刻添加,还是一直添加呢?很多文献没有明确指出,希望得到您的回复。
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@Zhong-combustion 你好,我目前也在用LES做加热管流的湍流研究,关于湍流入口的设置看了一些资料,如有兴趣,可以加个qq:1191364394,共同学习探讨。
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@东岳 我看了一些DNS和LES湍流计算的讨论,有不少学者采用perturbU在入口添加扰动,然后采用进出口周期性边条,同时给定压力驱动。我发现这些计算均是恒温条件下使用周期边条,但是如果壁面给定恒热流加热的话,温度场的变化是否会导致周期性边条不再适用,这种情况应该如何处理,请问东岳老师是否有所了解?
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朋友,均方根脉动速度和雷诺应力提取解决的怎么样了,我也存在同样的问题,希望予以解答,感谢了哈!
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@zhangxc0223 请问您在管流LES模拟时,入口和出口边界条件在OF中是如何设置的?谢谢!
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您好,请问采用LES计算圆管内湍流时,如何设置的边界条件,包括入口脉动如何实现设置的呢?希望方便时回复一下,十分感谢!
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你好,本人是在校生,也是做超临界流体(煤油)数值计算方向,方便的话,可以一起交流一下么?本人qq:1191364394。希望可以一起学习,握手。
LES定义入口速度的问题(DSRFG方法)
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关于Fluent大涡模拟
请教:基于FLUENT的LES模拟算不出湍流原因
关于Fluent大涡模拟
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各位大佬们在干什么
如何在RANS模拟得到的速度场里加噪声(random velocity fluctuations)?
LES圆管湍流的速度曲线和DNS不符,请问问题可能出在哪?
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请教:基于FLUENT的LES模拟算不出湍流原因
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OpenFOAM小代码
请教:基于FLUENT的LES模拟算不出湍流原因
fluent大涡模拟提取均方根脉动速度和雷诺应力
LES圆管湍流的速度曲线和DNS不符,请问问题可能出在哪?
LES圆管湍流的速度曲线和DNS不符,请问问题可能出在哪?
湍动能和Reynolds shear stress如何求