Jump to content

Сетка без призматического пограничного слоя


Recommended Posts

Guterfreund

Всем привет!

 

Вопрос общего характера. Всегда ли при построении КЭ сетки необходимо строить призматический пограничный слой при использований моделей турбулентности с пристеночными функциями?

 

Вот, например, имеется задача с течение рабочей среды через арматуру или какое-нибудь устройство, в котором местные сопротивления определяют величину перепада давления. Цель расчета: определение перепада давления на таком устройстве.

 

Все, что происходит в пограничном слое не интересует. Можно ли просто построить КЭ сетку без каких-либо пограничных слоев и забить на Y+? Или я что-то не улавливаю и если используется модель с пристеночной функцией, то пристеночный слой должен иметь соответствующую сетку?

 

Спасибо!

Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
a_schelyaev

Ответ лежит в достаточности разрешения сеткой областей градиентов. На призму мы переходим только потому, что тетра при уменьшении размера элемента дает очень большой прирост количества ячеек.

Т.к. у вас в арматуре основной фактор сопротивления это давление, то начните мельчить сетку и смотрите, что происходит с гидравлическим сопротивлением.

Следите за Y+. До 30 он будет у вас работать с пристеночными функциями. Потом вам придется переходить на призму, чтобы проскочить интервал между Y+ = 2...30 использовать низкорейнольдсовые модели турбулентности KE или SST и на стенке убрать пристеночную функцию поставив стенку с прилипанием.

Link to post
Share on other sites
Guterfreund
1 час назад, a_schelyaev сказал:

Ответ лежит в достаточности разрешения сеткой областей градиентов. На призму мы переходим только потому, что тетра при уменьшении размера элемента дает очень большой прирост количества ячеек.

Это понятно! Вопрос в другом: насколько необходимо разрешать сеткой область градиентов? Основной вклад в сопротивление арматуры дают местные сопротивления формы. Что происходит в пристеночном слое не интересно. Все-равно требуется его разрешать?

Link to post
Share on other sites
karachun

@Guterfreund Еще можно посчитать один раз модель с правильно разрешенным призматическим слоем, т.е. с выполнением требований по y+ и без него и сравнить результаты. Если погрешность по перепаду давления приемлема то можно решать подобные конструкции и без призматического слоя.

 

Так будет стопроцентная уверенность и если кто-то будет делать замечания по поводу отсутствия призматического слоя то можно ткнуть его носом в это исследование.

8 минут назад, Guterfreund сказал:

Вопрос в другом: насколько необходимо разрешать сеткой область градиентов?

Это же CFD. Здесь почти на все есть только один ответ: "возьми и проверь" насколько принятое решение влияет на результат. За вас это никто не сделает.

Edited by karachun
  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
5 минут назад, karachun сказал:

Это же CFD. Здесь почти на все есть только один ответ: "возьми и проверь" насколько принятое решение влияет на результат.

Проверил, поэтому и спрашиваю :). Я изначально работал с хорошей сеткой, с призматическими слоями, мелким размером и пр. Затем я решил посмотреть, что будет, если я кину грубую тетру без всяких слоев. И разница в результатах по перепаду давления не превысила 5%.

 

Интересно другое, как работает пристеночная функция при плохих значениях Y+. Она просто не работает или откровенно портачит, влияя, в том числе, на ядро потока? 

Link to post
Share on other sites
karachun
1 час назад, Guterfreund сказал:

Проверил, поэтому и спрашиваю :).

Так зачем темнить? Надо было сразу результаты выкладывать. Никто же не знает что у вас конкретно за конструкция. Может там за задвижкой идет вихревой измеритель скорости или трубка Вентури и вы на ней не хотите пристеночный слой строить.

 

1 час назад, Guterfreund сказал:

Интересно другое, как работает пристеночная функция при плохих значениях Y+. Она просто не работает или откровенно портачит, влияя, в том числе, на ядро потока?

Хороший вопрос. Здесь все по разному.

https://cccp3d.ru/topic/120401-прогресс-сходимости/?do=findComment&comment=1243010

 

Вот, в соседней теме буквально пару дней назад я во Флюенте посчитал пластину с разными сетками и там на модели k-e со стандартной пристеночной функцией (которая требует y+>30) я чрезмерно измельчил сетку у стенки до y+=1 и получил вообще поломанный расчет.

Думаю раз у вас результаты получились близкими то использование грубой сетки не так критично и ничего принципиального вы не нарушили.

 

Так, чисто принципиально - в пристеночной функции нет проверок на величину y+, она не отключается если размер ячейки слишком грубый, так что ваш расчет считается на вот эти 5% неправильно. И скорость и давление и генерация турбулентных переменных (k, e или w) все считается с ошибкой. Но трение стенки влияет на это слабо. Те же турбулентные переменные сильнее генерируются от завихренности потока.

 

Можете сделать еще один проверочный расчет - задайте всем стенкам стенку с проскальзыванием. чтобы исключить трение а также генерацию турбулентных величин (но про генерацию это не точно). Если результаты слабо зависят от сопротивления трения то и результаты должны быть близкими.

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
9 минут назад, karachun сказал:

Можете сделать еще один проверочный расчет - задайте всем стенкам стенку с проскальзыванием.

Хорошая идея!

10 минут назад, karachun сказал:

чтобы исключить трение а также генерацию турбулентных величин

Интересно, это эквивалентно отключению пристеночной функции?

Link to post
Share on other sites
karachun
2 минуты назад, Guterfreund сказал:

Интересно, это эквивалентно отключению пристеночной функции?

Вот это спорный вопрос. Я точно знаю что на плоскости симметрии пристеночгые функции не работают и вообще абсолютно ничего не генерируется и не поглощается, так как это другой тип ГУ. А на стенке с проскальзыванием скорее всего что-то будет генерироваться. По крайней мере я иногда встречал такие замечания что стенка с проскальзыванием ≠ симметрия как раз в плане того что на стенке некоторые переменные все таки имеют градиент в перпендикулярном направлении.

 

Вообще, а с чего вы взяли что отключив пристеночную функцию вы получите более правильный результат? Ее же и ввели в k-e модель как раз потому что сама модель турбулентности плохо справляется с течением у стенки. Может без пристеночной функции станет только хуже.

Link to post
Share on other sites
karachun

@Guterfreund Кстати а о каком пакете идет речь? А то мы в соседней теме коллективным разумом пришли к выводу что, например. в солидворксе вместе с моделью турбулентноси идет не обычная пристеночная функция а некий мат. аппарат который изменяет условия течения не только в первой но и в последующих ячейках, при необходимости.

Link to post
Share on other sites
Guterfreund
15 часов назад, karachun сказал:

Кстати а о каком пакете идет речь?

В большей части об ANSYS-е.

 

16 часов назад, karachun сказал:

Может без пристеночной функции станет только хуже.

Ну как Вы уже писали, это же CFD ;) Тут только тестить.

Link to post
Share on other sites
Guterfreund

Вообще, пусть это и CFD и каждая задача индивидуальна, я пытаюсь найти общие принципы моделирования.

 

Например, если моделируется течение в трубе и задачей является определить перепад давления, моделируйте пристеночный слой, т.к. трение определит результат. Если вы хотите определить коэффициент теплоотдачи на стенку, моделируйте пристеночный слой. Если интересно поведение среды у стенки, распределение скоростей, давлений и пр., моделируйте пристеночный слой. Т.е. мы применяем либо пристеночные функции, либо разрешаем этот слой сеткой.

 

Если же поведение среды у стенки не влияет на результат решаемой вами задачи, то забейте и на пристеночные функции и на призматические слои. Насколько сложно заранее, без расчета, определить повлияют ли процессы у стенки на результат? Думаю, для ряда задач это возможно.

 

Я смотрю примеры в сети и вижу, что все фанатично строят эти призматические слои, вылизывают сетку, тратят уйму времени. Может я не прав (поэтому и задал вопрос на форуме), но часто вся эта работа лишняя, можно обойтись обычной тетраэдрической сеткой. Нужно только сперва чуток подумать... 

Link to post
Share on other sites
an_rushin

слишком огульно говорить "о всех лизальщиках", о себе скажу, что на погранслой обращаю особое внимание только при теплопередаче, в иных случаях руководствуюсь правилом, которое озвучил гуру шеляев. никаких культов вокруг погранслоев.

 

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
1 час назад, an_rushin сказал:

никаких культов вокруг погранслоев

Я так понимаю, никаких призматических слоев? Или со слоями, но без контроля Y+?

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
21 час назад, Guterfreund сказал:

Основной вклад в сопротивление арматуры дают местные сопротивления формы

 

Так по идее вы их и будите аппроксимировать сеткой и скорее всего автоматически получите пристенные функции.  В случае расчета потерь напора в зависимости от шероховатости поверхности, возможно нужно нормально учитывать погран. слой.

Link to post
Share on other sites
an_rushin

это значит, что не строю погранслои любой ценой в каждой задаче, за исключением теплообмена :)

 

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
29 минут назад, MotorManiac сказал:

автоматически получите пристенные функции

Которые работают при определенных значениях Y+, а значит появляются требования к сетке в погранслое, вклад которого в общий результат не превышает 5%.

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
1 минуту назад, Guterfreund сказал:

Которые работают при определенных значениях Y+, а значит появляются требования к сетке в погранслое, вклад которого в общий результат не превышает 5%.

 

Некоторые местные сопротивления я считал без особенной привязки к пристенной функции => +- как по Идельчику получились значения, думаю можно сильно не заморачиваться.

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
Только что, MotorManiac сказал:

как по Идельчику получились значения, думаю можно сильно не заморачиваться

Хороший итог! Получается камнями меня не закидали, значит двигаюсь в правильном направлении...

Link to post
Share on other sites
an_rushin

камнями? цветами, именно цветами! вы открыли очень хорошую тему, потому что большинство читателей являются практическими инженерами, но часто увязают в трясине не до конца выясненных вопросов с тягучим академическим подтекстом.

 

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
MotorManiac
2 часа назад, Guterfreund сказал:

Хороший итог! Получается камнями меня не закидали, значит двигаюсь в правильном направлении...

 

Такой еще тонкий момент, если считать задачу с условиями симметрии, то может быть доп. погрешность. Связано с "кривеньким" расчетом ядра потока.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
MotorManiac
1 час назад, karachun сказал:

Геометрическая симметрия вообще не гарантирует симметрию потока.

 

Я об этом и говорю.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
17 часов назад, karachun сказал:

Геометрическая симметрия вообще не гарантирует симметрию потока

@karachun, на картинке решение в стационарной постановке?

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
36 минут назад, karachun сказал:

По сути видим эффект Коанды. Поток прилип к одно из стенок и это устойчивое состояние.

 

Я думаю что 95% сопротивления дает сужение проточного тракта. Но надо быть осторожным в расчетах все равно. В конце концов надо закладывать 20-30% в + по давлению, т.к. неучтенные подсосы, незакрученные гайки итп итд - суровые реалии жизни и монтажа.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
56 минут назад, karachun сказал:

По сути видим эффект Коанды. Поток прилип к одно из стенок и это устойчивое состояние.

Не постесняюсь потупить. В стационарной задаче мы же можем получить и полностью симметричную картинку, можем прилипнуть к верхней стенке, можем к нижней. Это случайность или Вы предприняли ряд действий, чтобы этот эффект получить?

Link to post
Share on other sites
karachun

@Guterfreund Скорее всего это вызвано ошибками округления и само положение "хвоста" случайно, он может прилипнуть и к верхней стенке. Но вот для тог чтобы получить симметричную картину нужно будет приложить дополнительные усилия, может сетку загрублять.

 

Это так же как и с обтеканием плоского цилиндра в 2Д. Сперва все симметрично но потом появляются дорожки фон Кармана.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
18 минут назад, karachun сказал:

Скорее всего это вызвано ошибками округления и само положение "хвоста" случайно

Мне кажется на симметричной КЭ сетке результат будет симметричным. При моделировании внезапного расширения я с таким эффектом не сталкивался в стационарной постановке.

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
3 минуты назад, Guterfreund сказал:

Мне кажется на симметричной КЭ сетке результат будет симметричным. При моделировании внезапного расширения я с таким эффектом не сталкивался в стационарной постановке.

Не факт, разные решатели могут насчитать по разному + разные модели турбулентности + качество сетки :)

Link to post
Share on other sites
karachun
11 минут назад, Guterfreund сказал:

Мне кажется на симметричной КЭ сетке результат будет симметричным.

Есть только один способ проверить.

Link to post
Share on other sites
a_schelyaev
08.09.2021 в 12:53, Guterfreund сказал:

Проверил, поэтому и спрашиваю :). Я изначально работал с хорошей сеткой, с призматическими слоями, мелким размером и пр. Затем я решил посмотреть, что будет, если я кину грубую тетру без всяких слоев. И разница в результатах по перепаду давления не превысила 5%.

 

Интересно другое, как работает пристеночная функция при плохих значениях Y+. Она просто не работает или откровенно портачит, влияя, в том числе, на ядро потока? 

Разработка пытается расширить диапазон применимости пристеночных функций по Y+. Но все это не всегда однозначно и применимо только на тех случаях, что были у разработки в тестах. Например, мы ловили применимость вплоть до У+=2 на задаче трансзвукового обтекания крыла в FlowVision, но на других типах задач словили БОльшую медведицу, когда у вас характеристика начинает меняться, а на очень подробной сетке возвращается к той, что была на грубой. Выглядит кривая, как черпак.

20 часов назад, Guterfreund сказал:

Мне кажется на симметричной КЭ сетке результат будет симметричным. При моделировании внезапного расширения я с таким эффектом не сталкивался в стационарной постановке.

На определенных режимах обтекания цилиндра дорожка Кармана получается только, если дать небольшое начальное возмущение в поток.

08.09.2021 в 15:13, karachun сказал:

А на стенке с проскальзыванием скорее всего что-то будет генерироваться.

 

Нужно иметь в виду,что в Ансисе модели турбулентности самогенерящие, SST особенно. Т.е. если на входе подать нулевую турбулентность, то все равно будет сама по себе генерить.

ПОэтому, даже если зададите симметрию или стенку с проскальзыванием, но что-то пойдет не так, то не удивляйтесь.

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



×
×
  • Create New...