Модели турбулентности с грубыми сетками - где найти о применимаости

[etcartman 23]

Вопрос такого плана (не конкретно по софту а по k-e модели, которая реализована где угодно почти, да вот хотя бы пример тут

http://www.dolfyn.net/dolfyn/gmsh/tutorial07.html

Из курса по динамике жидкостей и газов (я изучал его кратенько весьма) помню что ламинарный режим существует чуть менее чем нигде

И даже труба в ванной - это уже как бы турбулентный режим и формулы

А моделировать Навье Стокса напрямую - это соответственно сетки подвижные или очень мелкие для учета всяких завихрений с большими градиентами.

Приближенная модель турбулентности на сегодняшний день вроде бы как выступает компромиссным вариантом

Вопрос звучит так: что точнее на практике

1) считать по справочным формулам (или если КЭ, то на основе этих формул - для линейных элементов - типа как тут http://web.mit.edu/calculix_v2.4/CalculiX/ccx_2.4/doc/ccx/node64.html )

2) считать объемниками на грубых  или не очень - сетках с приближенной моделью.

Где можно популярно почтитать об 1 vs 2 с сопоставлением с экспериментальными данными

Само собой интересны только интегральные параметры расчета - типа сопротивлений и прочего

Изменено 9 июля 2014 пользователем etcartman

[a_schelyaev 366]

Берете истечение из сопла и считаете ламинарным режимом набегание струи на стену.

Потом то же самое, но с турбулентным режимом.

Сравниваем значение давления на стене.

Потом берем ламинарный режим и начинаем считать его не с курантом=1, а с большим и смотрим, как постепенно размазывается струя по времени и становится похожей на турбулентную осредненную по Рейнольдсу.

[etcartman 23]

Это в принципе понятно. Берем и решаем уравнения Стокса напрямую. При малых скоростях все пучком. Потом увеличиваем скорость и пока сетка достаточно густа (или адаптируется) и ресурсы достаточны - решение будет сходиться, и начнет подавать признаки турбулентного режима. Но если добавить модель турбулентности - это строго говоря уже приближение к Навье Стоксу.

Сходимость уже не означает точного соответствия базовым уравнениям, потому что они упрощены

Вопрос насколько и в каких пределах это упрощение работает. Критерий сравнения - интегральные характеристики в результате эксперимента.

Базовый пример - водопроводная труба при обычных для нее шероховатостях  и скоростях истечения (расходе). Насколько хорошо работает k-e с точки зрения сопротивления (потери напора)?

Изменено 10 июля 2014 пользователем etcartman

[a_schelyaev 366]

Все упирается в реализацию пристеночных функций - равновесные ии нет и т.п.

[etcartman 23]

Все упирается в реализацию пристеночных функций - равновесные ии нет и т.п.

 

но это вокруг сеток-сходимостей, и тд. - то есть не about эксперимент-модель

в принципе я нашел некоторые статьи на эту тему http://ijmem.avestia.com/2012/PDF/008.pdf

сложная область знаний.

у меня чисто умозрительный интерес в общем то к этой теме, а практическое приложение узкое - простые гидравлические сети

изучив все подводные камни я пришел к выводу что практичней считать по справочникам и с использованием полуэмпирических линейных КЭ

то что не дает красивых картинок но по крайней мере гарантирует быстрый и экспериментально надежный результат

[Bonusfrag 104]

Справочник Идельчика наше всё :) 

CFD для сетей актуально только для каких-то нестандартный постановок

[etcartman 23]

Справочник Идельчика наше всё :) 

CFD для сетей актуально только для каких-то нестандартный постановок

 

Справочниками не всегда удобно пользоваться. Хотя в принципе масса программ построенных на этом принципе (от вендоров хайдраулик стаффа) или тот же. CalculiX (открытый клон Abaqus) имеет *FLUID SECTION

- выбирай модель и считай в какой угодно постановке

Я спрашиваю потому что сплошь и рядом такие вещи норовят посчитать именно в объемной постановке. При этом картинки с разными там завихрениями действуют на людей (особенно на заказчиков и руководителей) как бусы на дикаря. Потом как результат - очень ненадежные устройства, в общем один доллар прибыли маркетологов - сто долларов убытков производственников

Изменено 11 июля 2014 пользователем etcartman

[kristeen 355]

сплошь и рядом такие вещи норовят посчитать именно в объемной постановке. ... Потом как результат - очень ненадежные устройства

 

Т.е. Вы хотите сказать, что расчет по эмпирическим зависимостям имеет лучшее совпадение с реальностью, чем расчет CFD? Я лишь уточняю.

Было бы, кстати, интересно провести какой-нибудь верификационный расчет. А то чего тогда стоят все эти Сolorful-Fluid-Drawings пакеты.

[HFL 34]

расчет по эмпирическим зависимостям имеет лучшее совпадение с реальностью, чем расчет CFD

 

 

 Ответ на ваш вопрос находится в самом вашем вопросе     

 

 Эмпири́ческая закономе́рность (от греч. εμπειρια — опыт) — систематизированное знание, основывающееся только на экспериментальных данных.

[etcartman 23]

 

сплошь и рядом такие вещи норовят посчитать именно в объемной постановке. ... Потом как результат - очень ненадежные устройства

 

Т.е. Вы хотите сказать, что расчет по эмпирическим зависимостям имеет лучшее совпадение с реальностью, чем расчет CFD? Я лишь уточняю.

Было бы, кстати, интересно провести какой-нибудь верификационный расчет. А то чего тогда стоят все эти Сolorful-Fluid-Drawings пакеты.

 

 

 

Тестовых расчетов много, в целом все более или менее прекрасно. Хотя конечно есть еще задачи и феномены которые пока не решены.

Проблема в том что уравнение Навье Стокса не решается в большинснтве случаев точно или численно с разумными затратами времени. Если вы Мухтарбай Отелбаев и найдете как, или докажете хотя бы существование - получите мильон от Боинга

А упрощения - они и есть упрощения, это эмпирика тоже. Так внимание - вопрос? Зачем париться с упрощениями неявными, всякими граничными слоями и Y+, когда есть явные эмпирические (непосредственно на основе эксперимента) методики, которые дают ответ с достаточной инженерной точностью, причем ответ явный и однозначный.

Эмпирика VS Эмпирика. Одна уровня 2+2, другая "упирается в реализацию пристеночных функций - равновесные ии нет и т.п."

Чтобы вы выбрали?

 

Было бы, кстати, интересно провести какой-нибудь верификационный расчет

 

 

Верификационные расчеты проводят постоянно, те кто профессионально этим занимается, чтобы "чувствовать" решение, и лучше понимать основы методов и пределы допущений.

Причем решают и проверяют не только академические задачи типа обтекание сферы и т.д., но и практические.

Недостаток справочников и формул в том что они работают только в тех случаях, для которых они имеются (т.е. как правило для самых общих и нужных) А CFD пакеты дают вам возможность заглянуть в нестандартные случаи.

Ложь по большей части состоит не в том, что численные методы это плохо (хорошо на самом деле) а в том что любая домохозяйка при наличии интерфейса смоделирует вам чего угодно и это будет правильно. Только компьютер помощнее и программу подороже. Это конечно неправда.

Использование таких методов предусматривает как правило наличие специфических знаний в дополнение к обычным, то есть квалификация и общая математическая подготовка должна быть выше чем, скажем у инженера 70х, причем от цены программ это мало зависит (цена там в основном за прикладное удобство и скорость работы). Другая ложь - что оно всегда нужно и без него, ну никак.

Не обманешь - не продашь.

Изменено 11 июля 2014 пользователем etcartman

[Bonusfrag 104]

@@etcartman,

 

Я спрашиваю потому что сплошь и рядом такие вещи норовят посчитать именно в объемной постановке. При этом картинки с разными там завихрениями действуют на людей (особенно на заказчиков и руководителей) как бусы на дикаря. Потом как результат - очень ненадежные устройства, в общем один доллар прибыли маркетологов - сто долларов убытков производственников

 

Ну тк качество расчета  - штука очень важная. И дело тут не в моделях, сетке и пр, а в умении их использовать правильно.

Справочниками тоже не все пользоваться умеют.

 

В идеале надо использовать оба метода (хотя бы в начале)

[oelenar-1 0]

Вставлю свои 5 коп. Пытался определить Сх для сферы при Re от 100 до 10^5. в FV получилось только за счет модели SST, либо в двумерной постановке. При кол-ве ячеек 500 000 FV переставал со мной разговаривать.

 А вот в CFX удалось без SST решить за счет измельчения сетки. Кол-во элементов было 19 млн.

[Bonusfrag 104]

 FV получилось только за счет модели SST

Я им говорю, что у них только SST нормально работает, а они мне не верят :)

 

Сейчас, правда, есть модифицированная k-e, но за ней еще надо понаблюдать.

 

FV спокойно работает с милионными сетками (новый FV - 3й версии, c х64 солвером)

[oelenar-1 0]

у меня лицензия на старый только и на CFX

[a_schelyaev 366]

Вставлю свои 5 коп. Пытался определить Сх для сферы при Re от 100 до 10^5. в FV получилось только за счет модели SST, либо в двумерной постановке. При кол-ве ячеек 500 000 FV переставал со мной разговаривать.

 А вот в CFX удалось без SST решить за счет измельчения сетки. Кол-во элементов было 19 млн.

Сферу на k-e считали нормально, но тоже на подробной сетке пришлось пыхтеть.

От версии еще зависит. В части SST-мы вернулись к реализации некоторых членов по методикам Стрельца из Питера.

Но будущее в SST особо не видим и развиваем нелинейную низкорейнольдосвую k-e FV модель для прикладных расчетов.

[etcartman 23]

А я тогда немного переформулирую вопрос. Что можно (практически) посчитать на довольно грубых сетках. Ну например в статике на грубых сетках можно вполне неплохо оценить фибровые напряжения (типа как вычисляемые по балочной теории). Если конструкция нагружена статически или работает при небольшом числе циклов - такое годится. А к примеру воздух-вода, какие типовые задачи могут быть решены таким образом с достаточной точностью? Только ламинарный режим? Так его практически нигде и никогда.

[Bonusfrag 104]

А я тогда немного переформулирую вопрос. Что можно (практически) посчитать на довольно грубых сетках. Ну например в статике на грубых сетках можно вполне неплохо оценить фибровые напряжения (типа как вычисляемые по балочной теории). Если конструкция нагружена статически или работает при небольшом числе циклов - такое годится. А к примеру воздух-вода, какие типовые задачи могут быть решены таким образом с достаточной точностью? Только ламинарный режим? Так его практически нигде и никогда.

да всё решается с 10% точностью на грубой сетке.

только вот критерий грубости сетки какой? Y+ ?

[etcartman 23]

А какой? то есть решается с заданием некоторой подходящей модели турбулентности? А рекомендации по самим моделям зависят от Re , вида задачи и мелкости сетки?

То есть например мой вопрос - например если говорить конкретно - о тетраедрических сетках даже а не о декартовых или прочихз правильных.

Изменено 28 марта 2015 пользователем etcartman

[Bonusfrag 104]

А какой? то есть решается с заданием некоторой подходящей модели турбулентности? А рекомендации по самим моделям зависят от Re , вида задачи и мелкости сетки?

То есть например мой вопрос - например если говорить конкретно - о тетраедрических сетках даже а не о декартовых или прочихз правильных.

про вид сетки мне ничего не известно.

модель турбулентности - благо их мало - выбирается на основе обзора литературы под данную задачу и под размер ячеек у стенки.

 

Число Re - вы имеете ввиду высоко - и низкорейнольдсовые модели? Я на этом форуме вычитал, что эти названия не имеют отношения к классическому числу Рейнольдса. 

Это лишь речь о мелкой сетке у поверхности (Y+<1, без пристенных функций модель), и о крупной сетке у поверхности (Y+>10, модель с пристенными функциями). 

[HFL 34]

А какой? то есть решается с заданием некоторой подходящей модели турбулентности? А рекомендации по самим моделям зависят от Re , вида задачи и мелкости сетки?

То есть например мой вопрос - например если говорить конкретно - о тетраедрических сетках даже а не о декартовых или прочихз правильных.

Краткий комикс "как выбрать модель турбулентности для чайников"  :)