Колеблющийся профиль

[Gostus 0]

Доброго времени суток, форумчане! Есть интересная задача, которую я пытаюсь решить с помощью FlowVision.

Необходимо получить нестационарные характеристики колеблющегося профиля в потоке вязкого несжимаемого газа.

 

Угол атаки меняется по закону 15+10*sin(2*pi*f*Time), где f = 3Гц.

Пробую решить данную задачу с использованием вращения  "стенки" по гармоническому закону с угловой скоростью omega = 3.289803316*sin(2*pi*3*Time+pi/2).

Модель турбулентности --- Спаларта-Аллмараса. Начальная сетка построена с учетом рекомендаций http://fv-cfd.blogspot.ru/2013/02/blog-post.html.

 

На стенке задана адаптация 3 уровня в 15 слоев, в облати эллипса --- адаптация к решению по градиенту скорости 2-го уровня, продолжительность 10 шагов, период --- 100 шагов.

Шаг по времени задан числом КФЛ = 10. Задачу считаю на ПК: четырёхядерный процессор 3,4Гц, RAM 16Гб.

В данной кофигурации, спустя сутки решения, расчетное время составляет 0,0062 с, т.е. до расчета одного колебания осталось ещё 2 месяца.

Решал ли кто-нибудь подобные задачи на настольных ПК или суперкомпьютерах? Для тех, кто хочет более подробно посмотреть прикрепляю проект FW 3.08.04 . Покритикуйте пожалуйста и направьте на путь истинный.

for_SAPR.zip

[Bonusfrag 104]

Через пару дней посмотрю. Сколько всего ячеек получается?

Посчитайте сначала на грубой 2д сетке совсем без адаптаций.

[Gostus 0]

Сетка без адаптаций насчитывает 62 000 ячеек. Сетка с адаптациями по решению и стенке от 160 000 до 250 000.

Сетка и так 2D, т.е. имеет одну ячейку в направлении оси Z. Просто создано нерасчетное тело (модель не задана), которое увеличивает длину ячейки по Z.

 

Это сделано для того, чтобы адаптация (красные линии) не дробила расчетную область (зеленая) в направлении Z.

 

Расчет на грубой сетке запущен. Пока качественных отличий по характеру распределения скорости и давления, по сравнению с первоначальным решением, нет.

Зато скорость решения возросла на пару порядков.

Изменено 24 января 2014 пользователем Gostus

[Bonusfrag 104]

Сетка и так 2D, т.е. имеет одну ячейку в направлении оси Z. Просто создано нерасчетное тело (модель не задана), которое увеличивает длину ячейки по Z.

Я суть приема знаю :) потому, что это моя идея, которую автор блога дополнил и мы её опубликовали - есть статья в сборнике трудов ИнжСис2013

 

У приема есть недостаток (надо проверять...) - выражается в том, что сетка строится очень долго. Объем-то большой - сначала строится много-много ячеек, но потом большая часть помечаются как нерасчетные ячейки. Т.е. разово такую сетку сделать очень выгодно, а вот насчет регулярного перестроения - я не уверен.

Лучше догнать сгущение до нужного уровня и не делать адаптацию совсем.

 

Еще нюанс - чем мельче сетка, тем меньше явный шаг по времени. А расчетный шаг есть CFL*явный шаг - тоже влияет на скорость счета - требуется больше шагов.

 

Поэтому рекомендую сделать сначала на черновой сетке расчет.

Вот статья: IS2013_2D.pdf

 

[Gostus 0]

Благодарю за ответ и рекомендации. У меня был вариант с адаптацией, как у Вас в статье, только вместо параллелепипедов были эллипсы (3 шт). Но попалась статья http://pavt.susu.ru/2012/full/254.pdf‎ . и сбила меня.

Стало интересно попробовать этот способ построения сетки. Теперь стало понятно, что проще самому сделать адаптацию в нужных местах, если понятно каким будет течение вокруг объекта.

Попробовал отработать методику расчета (пока с грубой сеткой) на простой задаче .

Сначала задача считается без "вращения"  стенки. Время расчета 5с с шагом 0,1с, т.е. до "полочки" по силе сопротивления".

Затем включатся "вращение" стенки и считается еще 25с с таким же шагом.

[Bonusfrag 104]

что значит - "вращение стенки" ?

Задача решается с применением подвижного тела, но у вас тело не движется...

[Gostus 0]

Можно и с подвижным телом решать, но тогда сетка будет много раз перестраиваться.

"Вращение стенки" это так называемая технология скользящих сеток.

[Gostus 0]

Попробую сравнить два расчета: с подвижным телом и "скользящей сеткой". Результаты выложу около 19:00 по Украине (21:00 по МСК).

[Bonusfrag 104]

да, подвижное тело требует постоянного перестроения сетки.

 

.... в 3.08.04 нету периодики...., это функционал 3,09... какая у вас сборка/от какого числа???

 

насколько в такой задаче применимо вращение - затрудняюсь сходу ответить.

Если не трудно - последний проект приложите - с которого анимация.

Попробую сравнить два расчета: с подвижным телом и "скользящей сеткой". Результаты выложу около 19:00 по Украине (21:00 по МСК).

 

для наглядности - графики подъемной силы от времени покажите - будет интересно взглянуть.

[Gostus 0]

Версия 3.08.04 от 21.05.2013. Периодика в ней называется "гармонический закон".

 

для наглядности - графики подъемной силы от времени покажите - будет интересно взглянуть.

 

Выкладываю

 

Проекты с вращением сетки и подвижным телом в приложении.

Чуть позже выложу анимацию с подвижным телом.

 

Flow_SAPR.zip

Изменено 26 января 2014 пользователем Gostus

[Bonusfrag 104]

под периодикой я подразумеваю верхнюю картинку из вашего скрина 145 страницы тутора ...

у меня 3.08.04 свежее (типа 3,08.05 бета) + 3,09,01, и ни в одной, ни в другой версии в туторе нет этой картинки с периодикой. 

эта периодика была в 3,09 бета-тест...

от какой версии у вас этот мануал?

[Gostus 0]

мануал ещё от 2.5.

 

 

под периодикой я подразумеваю верхнюю картинку из вашего скрина 145 страницы тутора ...

 

А я подумал Вы про гармонический закон изменения величины A*sin(2*Pi*(omega*Time+fi)) отсюда и путаница.

 

 

 

насколько в такой задаче применимо вращение - затрудняюсь сходу ответить.

 

Я тоже думаю, что это не совсем хорошая идея. Хотелось бы услышать мнение a_schelyaev по этому вопросу.

 

 

Обещанная анимация

 

 

Изменено 26 января 2014 пользователем Gostus

[Bonusfrag 104]

с подвижным телом ерунда какая-то на внешних ГУ... - сверху и снизу....

 

в такой задаче надо сделать квадратную (или эллипс) область, и на границе области поставить неотражающее, а в центре - подвижное тело.

размер области от 10 хорд надо делать, чтоб ГУ не влияло на тело. у вас - маловато.

 

для подвижного тела надо включать CFL поверхностный 1 или 0,5 - т.е. за шаг появляется новая ячейка или половина новой ячейки при движении тела.

(совместно с конвективным - который можно делать 10-100)

[Gostus 0]

с подвижным телом ерунда какая-то на внешних ГУ... - сверху и снизу....

 

Я это заметил. Завтра попробую в нормальной постановке задачу решить.

[a_schelyaev 366]

1. Первая постановка крайне модельна и к делу отношения не имеет. При этом это не Скользящая.

2. С подвижным телом - видно влияние обтекания на внешние ГУ. Нужно отодвигать, тем более, что это несжимайка.

3. Задайте плотность ручками 1000.

4. По опыту ИППИ РАН, которые участвовали в каком-то международном воркшопе/воркбенче по вертолетным колеблющимся профилям и инструментам создания суррогатных моделей, сетка нужна очень хорошая, чтобы гистерезисные явления ловить в нестационаре. Но они не применяли 2д адаптацию, правда, поэтому тут есть еще куда копать. 

[Gostus 0]

a_schelyaev, Благодарю за комментарии!

 

4. По опыту ИППИ РАН, которые участвовали в каком-то международном воркшопе/воркбенче по вертолетным колеблющимся профилям и инструментам создания суррогатных моделей, сетка нужна очень хорошая, чтобы гистерезисные явления ловить в нестационаре. Но они не применяли 2д адаптацию, правда, поэтому тут есть еще куда копать.

 

Гистерезисные явления более-менее отловить можно. Вроде получилось даже на грубой сетке в "кривой постановке".

 

А вот с явлениями динамического срыва, я думаю будет сложнее (см. область, выделенную красным).

Изменено 28 января 2014 пользователем Gostus

[a_schelyaev 366]

Гистерезис сам по себе вы воспроизведете. Речь идет о совпадении с экспериментальными кривыми в пределах желаемой точности.

[radioagent 1]

Пара замечаний по постановке с вращением.

Если я правильно понял задачу, корректно сделать так:

1) создать локальную систему координат с вращением (скорость в виде гармонического закона)

2) задать вращение на регионе

3) задать вращение на стенке профиля

 

И ключевой момент: расчетная область (внешние контуры) при этом должна быть ПОВЕРХНОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ, а не параллелепипедом. В этом случае постановка с относительным вращением будет иметь право на существование.

 

--

меня здесь не было, меня никто не видел ;)

[a_schelyaev 366]

Нет. Телов вращения должна быть только скользящая граница. Внешние обводы на ваш вкус.

[radioagent 1]

В 308 нет скользящих сеток.

Поэтому внешние обводы должны быть телом вращения.