Информация об Y+ (yplus)

[Miki 3]

для турб течения можно взять по круглой трубе

Cf = 0.455 / (ln(0.06Re))^2

и отсюда получаем

dY= Y+ * D/(Re * (Cf/2)^0.5 )

это и будет толщиной первой ячейки

а уж потом смотреть по результатам

[max760 0]

To Miki:

dY - толщина первой ячейки-от стенки до первого узла?, если не сложно подскажите источник.

А вот сколько их брать, т.е. на какой толщине можно загрубить сетку, для этого мне нужно знать (прикинуть) толщину погранслоя. Или же порядка характеристического размера (погранслой точно меньше)???

Изменено 24 июля 2007 пользователем max760

[Miki 3]

источник хелп CFX

сколько брать определяется моделью турбулентности, для SST и подобных требуется порядка 15-20 непосредственно в погр слое.

его толщину тоже можно прикинуть но это уже слишком зависит от модели и места в ней

обычная практика с начального размера, коэфф роста 1,1-1,2 и например 20 слоев. разумеется лучше чтобы размер полс ячейки в этом слое плавно переходил в размер последующей сетки

[YURIS 14]

Что-то вы оба по-моему начинаете путаться

Здравствуйте! Знаю, что эту тему уже много раз обсуждали, но мне недостаточно понятен такой вопрос: при каком числе рейнольдса модель турбулентности считается низкорейнольдсовой, а при какой уже- высокорейнольдсовой. В документации к CFX упоминается число 10e5, т.е. если

Re<10e5, то, мол, низкорейнольдсовая. Но как быть, если Re близкО к 10e5? Ведь это влияет на выбор безразмерного числа рейнольдса Y+.

Скажем, если у меня Re=0,8*10e5, то какую модель турбулентности мне выбрать- k-e, k-w или SST (2-хсл. модель Ментора)?

Стандартная k-e модель турбулентности считается высокорейнольдсовой моделью, а k-w - низкорейнольдсовой, но почему тогда существуют такие рекомендации:

k-w low-Re: yplus <=2;

k-e low-Re: yplus <2.

Склоняюсь к k-w, памятуя о словах хелпа: "Automatic near-wall treatment automatically switches from wall-functions to a low-Re near wall formulation as the

mesh is refined", т.к. указано, что это переключение происходит во всех моделях, основанных на w- уравнении (стандарт k-w, Baseline k-w, SST, w-Reynolds Stress).

[Lynx 1]

Названия "низкорейнольдсовая" и "высокорейнольдсовая" не имеют абсолютно никакого отношения к числу Рейнольдса в обычном смысле. Т.е. применять можно и те и другие при любом "макроскопическом" числе Рейнольдса (если оно конечно соответствует турбулентному течению). Re = 10^5 это как раз предел для случая внешнего обтекания.

Рейнольдсы в названии связаны с тем, что у+ по структуре представляет собой число Рейнольдса - скорость (u_tau) умноженная на линейный размер (толщину пристеночной ячейки) и деленная на вязкость.

Выбор вами модели (низко- или высокорейнольдсовая) определяет требования к сетке. Т.е. если выбираете низкорейнольдсовую, то нужно чтоб у+ был не больше 2 - это дает вам размер пристеночной ячейки, ну и по скольку есть еще рекомендации, что отношение размеров соседних ячеек желательно должно быть не больше 1.2, то это тянет за собой размеры всей сетки.

Низкорейнольдсовые модели точнее в предсказании точек отрывов и переприсоединения, но соответственно за эту точность надо платить размерностью сетки. Если точно знаете, что у вас безотрывное течение, или положения отрывов фиксированы углами, изломами и т.п., и особая точность в определении касательных напряжений не нужна, то можно спокойно сэкономить и использовать высокорейнольдсовые модели.

[_padla_ 0]

Вот меня тоже эта тема в последнее время начала интересовать и вот в каком ключе:

Много где (в том числе и в хелпе к CFX) писалось, что на пограничный слой требуется порядка 20-40 узлов.

А теперь вопрос - при течении в трубе на основном участке пограничные слои смыкаются и невозмущённого потока как такового по сути не остаётся. Значит ли это, что мне достаточно при расчёте иметь от оси канала до стенки канала эти самы 20-40 узлов?

И ещё - в результате расчёта CFX выдаёт y+ от 25 до 45 (причём эти 25 и 40 находятся совсем близких точках от стенка, а в остальных точках пишет, что y+ неопределено) . То есть в любом случае мне придётся использовать High-Reynolds модель, а использование моделей с Low-Reynolds без изменения сетки выдаст на выходе расчёта ерунду? И до какого предела мне нужно измельчить сетку, чтобы использовать низкорейнольдсовкие модели?

Заранее спасибо за ответы, а также заранее извиняюсь за то что возможно понаписал фигни.

Изменено 20 июля 2008 пользователем _padla_

[Lynx 1]

Вот меня тоже эта тема в последнее время начала интересовать и вот в каком ключе:

Много где (в том числе и в хелпе к CFX) писалось, что на пограничный слой требуется порядка 20-40 узлов.

А теперь вопрос - при течении в трубе на основном участке пограничные слои смыкаются и невозмущённого потока как такового по сути не остаётся. Значит ли это, что мне достаточно при расчёте иметь от оси канала до стенки канала эти самы 20-40 узлов?

Угу

И ещё - в результате расчёта CFX выдаёт y+ от 25 до 45 (причём эти 25 и 40 находятся совсем близких точках от стенка, а в остальных точках пишет, что y+ неопределено) .

Правильно, что неопределено - у+ считается только для пристеночных узлов

То есть в любом случае мне придётся использовать High-Reynolds модель, а использование моделей с Low-Reynolds без изменения сетки выдаст на выходе расчёта ерунду?

Ага

И до какого предела мне нужно измельчить сетку, чтобы использовать низкорейнольдсовкие модели?

Примерно в 20 раз (максимальное значение у вас 45, у+ линейно зависит от толщины пристеночной ячейки и понизить его надо до 2)

[gsy 0]

С этими функциями стенки забавная история происходит. К настоящему времени изобрели их не меньше, чем моделей турбулентности.

Их основное назначение - задать граничные условия для модельных уравнений турбулентности. А основой является всем известный

логарифмический закон стенки или более сложный с демпфирующими функциями. Так вот, прикол состоит в том, что данный закон

работает только для развитого безградиентного турбулентного течение. Если продольные градиенты давления отрицательные,

то отклонения от этого закона почти не видно, а вот при положительных градиентах отклонение становится значительным

(уменьшается размер логарифмической части профиля скорости и уменьшается аддитивная постоянная также, как для шероховатости).

В рециркуляционных течениях, порождаемых отрывом потока и вторичным присоединением, он, конечно, не работает совсем.

Об этом не следует забывать, поскольку из закона стенки вычисляется трение на стенке. Так что для эллиптических течений при наличии отрывов

величина поверхностного трения всегда будет предсказываться со значительной ошибкой. К счастью, это не слишком влияет на поле скорости и

давления на некотором расстоянии от стенки. Как говорится,"сикось на кось - кось долой". Поэтому, чем ближе первый узел к y+=11.5, тем лучше.

[Lynx 1]

В том то и дело, что их уже наизобретали столько, что есть и такие, которые градиенты учитывают. Называются "неравновесные функции стенки" (non-equilibrium wall functions)

[pavlik 1]

Названия "низкорейнольдсовая" и "высокорейнольдсовая" не имеют абсолютно никакого отношения к числу Рейнольдса в обычном смысле. Т.е. применять можно и те и другие при любом "макроскопическом" числе Рейнольдса (если оно конечно соответствует турбулентному течению). Re = 10^5 это как раз предел для случая внешнего обтекания.

Рейнольдсы в названии связаны с тем, что у+ по структуре представляет собой число Рейнольдса - скорость (u_tau) умноженная на линейный размер (толщину пристеночной ячейки) и деленная на вязкость.

Выбор вами модели (низко- или высокорейнольдсовая) определяет требования к сетке. Т.е. если выбираете низкорейнольдсовую, то нужно чтоб у+ был не больше 2 - это дает вам размер пристеночной ячейки, ну и по скольку есть еще рекомендации, что отношение размеров соседних ячеек желательно должно быть не больше 1.2, то это тянет за собой размеры всей сетки.

Низкорейнольдсовые модели точнее в предсказании точек отрывов и переприсоединения, но соответственно за эту точность надо платить размерностью сетки. Если точно знаете, что у вас безотрывное течение, или положения отрывов фиксированы углами, изломами и т.п., и особая точность в определении касательных напряжений не нужна, то можно спокойно сэкономить и использовать высокорейнольдсовые модели.

Уважаемый, Lynx! Внимательно читал ваши комментарии по поводу построения сетки для различных моделей турбулентности. Возник вопрос- в том перечне моделей, которые присутствуют в CFX (да вобщем повторяются и во Fluent) присутствует стандартная (на сколько я понял, высокорейнольдсовая) модель k-Epsilon и модифицированная модель RNG k-Epsilon. Про последнюю сказано, что она была разработана на основе строгих статистических методов (renormalization group theory) и что она аналогична стандартной k-Eps., но имеет ряд существенных отличий ("в то время как стандартная модель k-Eps. является высокорейнольдсовой моделью, RNG теория предоставляет полученную аналитическим путем диффер. формулу эффективной вязкости, что наиболее приемлемо при расчете низкорейнольдсовых течений. Но стоит отметить, что данная формула работает при качественном сеточном разрешении в области пограничного слоя"). Т.е. правильно ли я понимаю, что RNG k-Epsilon модель остается высокорейнольдсовой моделью (и для нее справедливы те рекомендации относительно Y+ ,которые вы давали), а при условии более качественного сеточного разрешения, а значит, по всей видимости, выхода за пределы того диапазона, кот. вы указывали для высокорейн. моделей 30<Yplus<300 в меньшую сторону она может экономить ресурсы компьютера и предсказывать точки отрыва и присоединения не хуже низкорейнольдсовой? Т.е. там просто используется специальная формула эффективной вязкости, но эта формула не переводит модель RNG k-Epsilon в разряд низкорейнольдсовых?

И еще как бы вы проклассифицировали эти оставшиеся модели турбулентности (высокорейнольдсовая/низк-я)?- спрашиваю, т.к. в CFX нигде напрямую модель не названа, например так: low-Re k-Epsilon-возникает вопрос, а присутствует ли в CFX вообще низкорейнольдсовые модели или они заменены какими-то модификациями высокорейнольдсовых?:

K-Epsilon;

Shear Stress Transport;

Zero Equation;

k-Omega;

Eddy Viscosity Transport Equation;

BSL;

LES;

DNS;

BSL Reynolds Stress;

SSG Reynolds Stress;

LRR Reynolds Stress;

QI Reynolds Stress;

Omega Reynolds Stress.

Извиняюсь за длинный пост. Буду очень благодарен Вам за ответ.

Изменено 5 августа 2008 пользователем pavlik

[_padla_ 0]

pavlik, поделюсь недавним своим опытом:

В хелпе CFX есть инфа о том, что k-epsilon - высокорейнольдсовская, а k-omega - низкорейнольдсовская.

Модели Zero Equation и Eddy Viscosity Transport Equation - это модели с одним уравнением, простые и насколько я понял - тоже high-Reynolds.

LES и DNS (хотя, насколько я помню, в CFX не DNS (прямое численное моделирование), а DES - моделирование неприсоединённых вихрей) требуют очень качественной сетки (особенно LES).

Это то, что я усвоил из хэлпа. Хэлп в CFX вообще очень хороший. Единственная проблема, то что там названия моделей в хэлпе не полностью совпадают с оными в самОй программе. К примеру, в хелпе есть "k-Omega based BSL", а в программе - BSL и BSL Reynolds Stress

А теперь мой личный опыт.

Я недавно пробовал несколько моделей турбулентности для задачи течения по гладкой трубе с меняющимся во времени расходом. Использовал я сначала k-epsilon, затем SST (Shear Stress Transport), а затем SSG Reynolds Stress и BSL Reynolds Stress.

Так вот результаты были такие:

на моделях, где в CFX-Pre в пункте wall treatment было выставлено Scalable (а именно модели k-epsilon и SSG Reynolds Stress) выдавали, независимо от качества сетки Solver yPlus=11.06 (насколько я понял - в случае scalable пристеночной функции, в CFX стоит условие SolverYplus=max(y+,11.06)). Таким образом весь пристеночный слой у меня был смазан и никакого совпадения с экспериментом я не получил.

А вот модели, где было wall treatment - Automatic выдали действительно правдоподобный результат и y+ там действительно было маленькое. Этими моделями были соответственно BSL Reynolds Stress и SST (Shear Stress Transport)

Вот, собственно и всё, что хотел рассказать. Однако я далеко не профессионал, и сорри, если я Вас этим только ещё больше запутал.

[Lynx 1]

K-Epsilon; - k-epsilon RNG существует только в высокорейнольдсовом варианте, остальные разновидности могут иметь и низкорейнольдсовый вариант. Посмотрите какие-нибудь экспертные опции, возможно там "низкорейнольдсовость" включается (CFX не пользуюсь, в документацию лень лезть :)).

Shear Stress Transport; - разновидность k-omega

Zero Equation; - по русски называется алгебраическая модель, у меня сильное подозрение что там вообще у+ по барабану, но лучше отнести ее к высокорейнольдсовым (если кого-то душит жаба решать два дополнительных дифура, то скорее всего задушит и мелкую сетку строить)

k-Omega; - вообще изначально k-omega и k-omega SST разрабатывались как низкорейнольдсовые модели - высокорейнольдсовые варианты в природе существуют, но в CFX вроде только оригинальные низкорейнольдсовые

Eddy Viscosity Transport Equation; - скорее всего модель Спалларта-Алмараса, она вообще-то есть и в низкорейнольдсовом и в высокорейнольдсовом варианте

BSL;

LES;

DNS;

BSL Reynolds Stress;

SSG Reynolds Stress;

LRR Reynolds Stress;

QI Reynolds Stress;

Omega Reynolds Stress.

Это все уже модели другого класса. Деление на низко- и высоко- рейнольдсовые применимо только к так называемым RANS-моделям (Reynolds Averaged Navier-Stokes - уравнения Навье-Стокса усредненные по Рейнольдсу).

DNS - это вообще не модель по большому счету, это решение обычных "ламинарных" уравнений Навье-Стокса на сетке на столько мелкой, что позволяет непосредственно разрешать все турбулентные вихри. Забудьте про нее :), вы не сможете просчитать такую модель никогда-никогда. Даже на кластерах и суперкомпьютерах с помощью такого подхода можно считать только простые течения с числами Рейнольсда не сильно выше критических (потому что потребное число ячеек растет примерно как куб числа Рейнольдса).

LES - это не та модель, которую можно объяснить в двух словах. Лучше найдите какую-нибудь книжку хорошую. Требования к сетке меньше, чем у DNS, но выше, чем у RANS моделей. Применение имеет кучу тонкостей и нюансов, так что тоже лучше пока забыть :) В принципе она тоже не применима "вплоть до стенки", как высокорейнольдсовые модели, и использует что-то, что можно назвать функциями стенки. Но требования по у+ при этом как у низкорейнольдсовых моделей, то есть 1..2 или меньше.

DES (в вашем списке нет, но _padla_ упоминал) - гибридная модель, вблизи стенок используется RANS модель (обычно высокорейнольдсовая), вдали LES.

Все остальное в списке - так называемые RSM модели, с шестью дополнительными дифурами для турбулентных напряжений. Тут надо смотреть по документации, какие у них требования к у+.

[Dick 0]

Не забывайте еще, что в каждой RANS модели турбулентности есть набор параметров (С1, Се всякие и т.д.), варьируя которыми можно подогнать модель турбулентности под соответствующую задачу. ИМХО все эти модификации "стандартных" k-e и k-w и есть разные вариации этих параметров под различные задачи.

[pugach 9]

Я думаю за DNS - будущее.

Лет через 50 будем строить сетки по 1 000 000 000 узлов.

Дожить бы...

[_padla_ 0]

Не забывайте еще, что в каждой RANS модели турбулентности есть набор параметров (С1, Се всякие и т.д.), варьируя которыми можно подогнать модель турбулентности под соответствующую задачу. ИМХО все эти модификации "стандартных" k-e и k-w и есть разные вариации этих параметров под различные задачи.

Нет, они не только константами отличаются. Там в уравнения вводятся дополнительные члены, отвечающие за генерацию турбулентности и т.п., поэтому вариацией констант тут не обойдёшься. Константы под каждую модель, как я понимаю, определяют единожды из эксперимента. Ну или не единожды. Но всё равно - чисто эмпирически.

[Dick 0]

Члены то вводятся, но как было два уравнения так и остались два уравнения. Константы определяются по результатам сравнения с экспериментами, те которые удовлетворительно сошлись с большинством типов задач и вводятся в модель как дефолтные. Т. е. дефолтные коэффициенты - это грубо говоря "среднестатистические" универсальные коэффициенты.

[Lynx 1]

Я думаю за DNS - будущее.

Лет через 50 будем строить сетки по 1 000 000 000 узлов.

Дожить бы...

Сетки по 1 000 000 000 узлов мы будем стоить лет через 5 всего - потому что уже сейчас некоторые вещи считаются на сетках по 100 000 000 узлов. Но это вас не спасет Потому что, повторяю еще раз, потребное число узлов растет как куб числа Рейнольдса. Сейчас доступно DNS для Re порядка 10^3, при этом потребное число узлов порядка 10^7 (см. статьи по DNS). "Практические" числа Рейнольсда начинаются где-то с 10^5, т.е. в 100 (10^2) раз больше. Школьный курс математики учит нас, что при кубической зависимости потребное число узлов будет d 10^6 раз больше, т.е. порядка 10^13 или 10 000 000 000 000. Так что остается ждать только квантовых компьютеров

[Lynx 1]

Константы определяются по результатам сравнения с экспериментами, те которые удовлетворительно сошлись с большинством типов задач и вводятся в модель как дефолтные. Т. е. дефолтные коэффициенты - это грубо говоря "среднестатистические" универсальные коэффициенты.

Все гораздо хуже Есть три разных класса турбулентных течений, с разной "внутренней физикой" - свободные сдвиговые течения (аэодинамические следы, затопленные струи...), ограниченные сдвиговые течения (пограничный слой, развитое течение в канале...) и натекание струи на преграду. И по хорошему коэффициенты для каждого из трех классов должны быть разные. Но с другой стороны хочется ведь универсальной модели, потому как ее ж будут вставлять в универсальные расчетные коды. Соответственно коэффициенты подбираются так, чтоб одинаково плохо моделировать задачи всех трех классов На практике упор все-таки обычно делается на первые два (из чего следует, что натекание струи на преграду со "стандартными" значениями коэффициентов моделируется вообще отвратительно). Если покопаться в хорошей научной литературе, то можно найти статьи типа "Модификация такой-то модели для лучше предсказания в таких-то задачах", где даются значения коэффициентов уже не универсальные, а лучшего всего подходящие для одного из трех классов задач. Или даже для какого-нибудь более узкого подкласса.

[Dick 0]

Lynx, ну, собственно, это я и имел в виду :-)

[Lynx 1]

Кстати, вопрос к админам - может стоит прикрепить эту тему? А то тут много полезной информации уже набралось и вопрос про у+ довольно часто у начинающих расчетчиков возникает