Включение моделей DES и LES в программе Fluent

[gebbels 1]

Уважаемые специалисты, помогите пожалуйста. Всегда для расчётов во Флюенте использовал осреднённые по рейнольдсу модели. То есть выбираем решатель, потом модель турбулентности, активируем уравнение энергии, настраиваем материал, потом граничные условия, ну и так далее.

Но вот мне нужно смоделировать течение с помощью метода крупных и отсоединённых визрей, а я в упор не вижу эи модели во флюенте. Кто может, напишите плиз, как включаются эти модели, где они? Може у меня флюент обрезанный? Или нужно подключать внешние модули? У меня Fluent 6.2.16. Просто в списке моделей турбулентности их нет, в решателях тоже. Короче не нашёл ничего даже рядом лежащего.

[Delmar 0]

Уважаемые специалисты, помогите пожалуйста. Всегда для расчётов во Флюенте использовал осреднённые по рейнольдсу модели. То есть выбираем решатель, потом модель турбулентности, активируем уравнение энергии, настраиваем материал, потом граничные условия, ну и так далее.

Но вот мне нужно смоделировать течение с помощью метода крупных и отсоединённых визрей, а я в упор не вижу эи модели во флюенте. Кто может, напишите плиз, как включаются эти модели, где они? Може у меня флюент обрезанный? Или нужно подключать внешние модули? У меня Fluent 6.2.16. Просто в списке моделей турбулентности их нет, в решателях тоже. Короче не нашёл ничего даже рядом лежащего.

Добрый вечер. Могу только догадываться, но, видимо, вы ищете эти модели, решая плоскую задачу. Эти модели можно использовать только в трёхмерном Fluent потому, что они реализуют трёхмерную турбулентность, соответственно, даже в плоской задаче придётся учитывать третье измерение.

[gebbels 1]

Добрый вечер. Могу только догадываться, но, видимо, вы ищете эти модели, решая плоскую задачу. Эти модели можно использовать только в трёхмерном Fluent потому, что они реализуют трёхмерную турбулентность, соответственно, даже в плоской задаче придётся учитывать третье измерение.

Большое спасибо, реально они в трехмерке. Просто когда решал не нужно было, вот и не заметил их.

Но тут возникает следующий вопрос. Получается, чтобы решить плоскую задачу, мне следует по оси OZ делать сетку в 1 ячейку и с двух сторон поставить условия симметрии, как в опен фоам? Модели в этом случае будут работать корректно?

[Delmar 0]

Большое спасибо, реально они в трехмерке. Просто когда решал не нужно было, вот и не заметил их.

Но тут возникает следующий вопрос. Получается, чтобы решить плоскую задачу, мне следует по оси OZ делать сетку в 1 ячейку и с двух сторон поставить условия симметрии, как в опен фоам? Модели в этом случае будут работать корректно?

Я рекомендую вам поставить 4 ячейки. В случае с одной - не факт, что они правильно посчитают, но, скорее всего, результат будет близок к истине.

[Yuri69 1]

Ну вообще-то можно и в плоском случае, начиная с версии Fluent 6.2:

Activating LES/DES in 2D

By default, the Large Eddy Simulation (LES) option is activated while working with 3D models. However, the LES option in 2D or axi-symmetric models can be enabled using the Scheme command:

(rpsetvar ‘les-2d? #t)

Информация взята из файла:

Tui_Scheme.pdf

[Yuri69 1]

К тому же перед включением DES нужно еще и расчетную сетку подготовить особым образом. Не могу найти внятных количественных рекомендаций по этому поводу. Конкретно: есть сетка для RANS-моделирования обтекания, скажем, призматического тела. Так вот, как ее модифицировать, чтобы корректно сосчитать задачу в DES-подходе?

Кто-нибудь может поделиться секретом? =))

Изменено 17 сентября 2010 пользователем Yuri69

[Игорь (Москва) 1]

Я как-то читал статью - моделировалось обтекание цилиндра. Re~50-100 тыс.

Сетка с 1.2 млн ячеек давала результат заметно лучший реузльтат по Cp за отрывом чем сетка с 800 тыс. ячеек - т.е. более близкий к эксперименту.

Использовалась 3D LES модель.

Для DES - наверное ячеек можно поменьше.

С уважением,

Игорь

[_serge 24]

перед включением DES нужно еще и расчетную сетку подготовить особым образом. Не могу найти внятных количественных рекомендаций по этому поводу. Конкретно: есть сетка для RANS-моделирования обтекания, скажем, призматического тела. Так вот, как ее модифицировать, чтобы корректно сосчитать задачу в DES-подходе

В прикрепленной статейке есть общие рекомендации по сетке.

Метод МКВ следует использовать только в тех областях потока, где

размер вычислительной сетки Δ достаточен для разрешения турбулентных

структур с линейными масштабами порядка характерного макромасштаба

турбулентности, lturb , то есть в областях, где turb Δ < l . В остальной области

потока (т.е. там, где turb Δ > l ) должны применяться уравнения Рейн. Иными

словами, выбор того или иного подхода к описанию турбулентности

должен автоматически производиться в процессе расчета в зависимости от

соотношения локального размера вычислительной сетки и характерного

линейного масштаба турбулентности в рассматриваемой точке потока.

Встает только вопрос а где взять линейные масштабы турбулентности.

[dimaZ 1]

Встает только вопрос а где взять линейные масштабы турбулентности.

Универсальный (или Колмогоровский) масштаб длины определяется по стандартной формуле:

nu = (nut^3/eps)^1/4 , где

nut - кинематическая вязкость, величина заданная

eps - cкорость диссипации кин. энергии турб. пульсаций

для оценки eps есть много формул, вот например:

eps~ (Cmu^0.75 x k^1/2)/len, где

Cmu - const = 0.09

k - турб. кинетическая энергия, определяется стандартно, надеюсь не надо пояснять

len - характерный масштаб длины, нужно задать самому, например, если рассматривается задача об обтекании профиля - я бы выбрал хорду или максимальную толщину.

оценив eps - можно оценить nu. обычно значение nu колеблется где-то в пределах 10-3 - 10-4 м. далее, если вы используете модели DES/LES - ширину фильтра нужно задать на порядок больше колмогоровского масштаба длины nu. при неявной фильтрации, которая реализована во ФЛЮЕНТЕ - это значит, что ширина фильтра равна размеру ячейки - получаете необходимый размер для построения сетки.

дальше. для LES во многих случаях оправдано использовать механизм пристеночных функций, с распределением Y+ > 30. Для DES нужно хорошее разрешение пограничных слоев (иначе весь смысл теряется) - с количеством ячеек 20-40 и с Y+~ 1, хотя я рекомендую Y+ << 1.

[Игорь (Москва) 1]

Спасибо за подробный пост!

Буду разбираться.

Я сейчас тоже хочу ппробовать расчет по LES/DES

[_serge 24]

Да, по таким формулкам можно насчитать и якобы наименьший колмогоровский масштаб и интегральный масштаб и тейлоровский масшаб, которые обычно используют в DNS и LES.

Но лично мне еще как-то понятно такая величина как, например, средняя длина свободного пробега молекул газа. А вот что такое наименьший масштаб турбулентности не могу осилить. Какие там вихри? Там все перемешано и нет никаких вихрей, завихренность постоянно меняется и закон ее изменения не имеет выраженных периодов (мод). Это не струны. А может там даже в каких-то малых областях функция распределения молекул газа по скоростям имеет несколько горбов, т.е. в окрестности точки могут образовываться сразу несколько коллективных движений. Порядок из молекулярного хаоса.

Интересно, а если для LES задать сетку разрешающую наиболее крупные (энергосодержащие) вихри с ячейками порядка тейлоровского масштаба, то в процессе расчета там эти самые крупные вихри действительно появятся и крупное течение станет хаотическим??

Ошибки округления развалят слоистость или нужно задать искусственное возмущение?

[dimaZ 1]

по определению,

колмогоровский масштаб длины определяется, как

Re(nu) = (nu x U)/nut = 1

это значит , что в данной части энергетического спектра, силы инерции уравновешивают силы вязкости.

колмогоровский масштаб длины - это наименьшие вихри, которые могут существовать в жидкости.

тейлоровские масштабы длины (и структурные функции) характерны для инерционной части спектра, где действует второй фундаментальный закон Колмогорова E(k) ~ eps^2/3 k^(-5/3), здесь k - волновое число, т.е. где работает каскадная модель диссипации механической энергии от больших вихревых структур к меньшим.

во флюенте точно ничего не получите из-за огромной численной диффузии -))

можете попробовать посчитать течение в канале или пограничный слой, а потом пойти на сайт стендфордского университета и насладиться картинками реальной жизни -))

<noindex>http://www.stanford.edu/group/ctr/gallery.html</noindex>

сейчас, для моделирования и изучения феномена турбулентности используются высоко-точные (четвертого и выше порядка аппроксимации) конечно-разностные методы для прямого численного моделирования, а также методы взвешенных невязок, например, spectral element method также cо стенсилами 4-ого порядка или выше.

[_serge 24]

Определение строгое с точки зрения математики. Но если посмотреть течение в ламинарном пограничном слое, то завихренность есть и в нем, а реальных вихрей нет. А как в турбулентном слое отделить один вихрь от другого? Да и есть ли они там вообще, настоящие вихри? В общем если дать Колмогорову термоанемометр или даже метод PIV, пусть бы показал этот самый наименьший вихрь, определил его границы. Может кому-то все ясно, а мне этого не понять. Чего нельзя подтвердить экспериментом и показать - ВОТ мол этот вихрь, того нет в природе.

Это все гипотетические, математически надуманные вихри (аналогично эфиру или <noindex>теплороду</noindex>).

Картинки красивые можно также посмотреть в стародавних работах <noindex>Симакина</noindex>, более новых <noindex>Никитина</noindex>, <noindex>Чернышенко</noindex>, <noindex>команды Саутгемптонского универа</noindex>, да уже и мн. др.

Реально это все какой-то блеф. Физики в нем нет. Такое мое мнение. У других оно вправе быть иным.

сейчас, для моделирования и изучения феномена турбулентности используются высоко-точные (четвертого и выше порядка аппроксимации) конечно-разностные методы для прямого численного моделирования, а также методы взвешенных невязок, например, spectral element method также cо стенсилами 4-ого порядка или выше.

Сеточка должна быть гладкая также. И чисто методы конечных разностей, чтоб меньше округлений было. Только нужно чем-то внешнее возмущение вносить, чтоб эту самую турбулентность возбудить, а потом его убрать. Иначе будет не турбулентность, а автоколебательный процесс.

А если турбулентность есть термодинамически неравновесный процесс ( ), тогда уравнения Н-С в принципе не подходят для моделирования перехода.

Эксперимент по мгновенной фотографии ф.р. опять же выглядит невероятным в осуществлении. Если только облучать когерентным пучком, а отраженное излучение ловить чем-то аналогичным фазированной решетке (матричный датчик). Хотя бы в размазанном виде снять портрет.

Также когда-то давно моделировал обтекание цилиндра. Хорошая задачка. На приведенных рис. видно как взаимодействуют реальные вихри в момент потери устойчивости.

[Yuri69 1]

Вот еще полезная информация:

Young-Person_s_Guide_to_Detached-Eddy_Simulation_Grids.zip

INVESTIGATION_OF_GRID_RESOLUTION_REQUIREMENTS_FOR_DETACHED_EDDY_SIMULATION_OF_FLOW_AROUND_THICK_AIRFOIL_SECTIONS.zip

Особенно вторая статья. Однако, вопрос о размере сетки в области следа, населенного относительно крупными вихрями, там мало освещен:

The 2D grid consists of an O-grid extending approximately to about 35 chord lengths from the airfoil.

While generating the 2D grid it is ensured that the cells are roughly square from 1/10 of chord length away from the airfoil up

to one chord length.

То есть предлагается в области на расстоянии от профиля от одной десятой хорды до одной хорды брать ячейки, близкие к квадратным, с каким размером?

И второе. Получается, что максимальный аспект сетки был примерно (c/128) / (5e-6*c)=390. Не многовато ли?

Бум разбираться...

Изменено 17 сентября 2010 пользователем Yuri69