Модели турбулентности

[Miki 3]

да конечно это коэфф восстановления полного давления

в запарке не то написал

а обычно так и бывает количественные характеристики так себе,

а вот качественные (относительные) вполне нормальные

[Egorov M.M. 0]

Вот и обмен материалами начался, спасибо Miki...Wolfgang Vieser, Thomas Esch, Florian Menter "Heat Transfer Predictions using Advanced Two-Equation Turbulence Models", CFX.

Florian Menter, Thomas Esch "Advanced turbulence modelling in CFX", AEA Technology.

Florian Menter, "Accurate Prediction of Diffuser Flows", Ansys CFX Germany, Praque, 29.5.2003.

<noindex>Ссылка на Download</noindex>

[Anatoliy 0]

Уважаемые господа!

Помогите разобраться новичку...

Пытаюсь считать (в качестве теста) турб-сть в трубе всеми моделями Fluent-a.

На разных сетках (у+ 1, у+30 ) получаю расхождение с известными зависимостями порядка 30% и между моделями тоже до 30% (длина трубы достаточна для стабилизации течения).

С уважением,

Анатолий.

[_serge 24]

To Anatoliy.

Ваш результат по моделям вполне закономерен, ибо согласно классикам ("Не существует «универсальной» модели турбулентности. Нет никаких гарантий в том, что модели в рамках приближения Рейнольдса остаются корректными за пределами калибровочной базы данных.")

Нужно выбрать ту модель, которая наиболее подходит для данной залачи.

Обратите внимание только на сеточную сходимость, ибо ее отсутствие дело плохое.

Хотелось бы еще поправить авторов этого раздела. Ибо есть RANS и различные способы их замыкания - модели турбулентности (k-e, k-w (модели из одного класса) и др., есть классификафия этих моделей), а есть прямое моделирование этого явления, например DNS - принципиально другой подход.

Еще есть нечто промежуточное, например - LES с моделями SGS.

Изменено 9 сентября 2004 пользователем _serge

[Miki 3]

ну дело не только в отсутствии универсальности моделей турб, и уж тем более какой то калибровочной базы,

или Вы хотите сказать что модель турб меняет коэффициенты в зависимости от местного или какого другого Re в модели ?

просто даже простые задачи (те же трубы) требуют вдумчивого подхода и анализа результатов

а у нас куча людей рисует трубу , бьет сетку, хороше еще если про нужный Y+ не забудут, и вперед на решение, а потом смотрят, результаты не совпадают, и начинается - то се, пакет отстой

а подумать лень , например эпюру входную задавали ?

а сравнивали результаты небось с формулами по установившемуся течению ?

и т.д.

а по Y+ вообще сказка, например сетка на к-е модель с Y+ под 1,

лень заглянуть в хелп ? где написаны основные требования для Near Wall Modelling

причиной 90 % ошибок в CFD расчете является человеческий фактор, проще говоря недостаточная обученность персонала работе с пакетом,

на сайте одной из фирм очень прально написано

АБСОЛЮТНО необходимым условием успешного внедрения программы в процесс проектирования является наличие высококвалифицированного инженера-механика, имеющего фундаментальное образование в области гидро-газодинамики и численных методов.

Приобретение программы без наличия такого инженера абсолютно бесполезно!

[_serge 24]

To Miki.

Согласен.

Пример с трубой достаточно простой. Любая из моделей k-e и k-w должны дать правильный результат при грамотной их настройке в области развитого изотропного турбулентного течения.

Поперек трубы изотропия просто должна быть, а вот вдоль и поперек?

Поэтому по таким параметрам как скорость, давление все должно быть точно, а к??

Недавно считал плоский диффузор Re=20000, есть эксперимент (хороший в том числе и по таким параметрам как пульсационные скорости в двух направлениях), так вот там изотропии и рядом не было.

Высказывание классиков более обще. Касается всех геометрий и режимов течения (переходных).

To Egorov.

"Во всех RANS моделях (кроме RSM) используется такое упрощение, как «изотропность турбулентной вязкости». ... Может кто-нибуть мог бы привести примеры течений, в которых нельзя вводить подобное упрощение при их расчете, а если такое упрощение вводится, то к чему оно может привести?"

Один пример я привел. Еще плоский уступ, Re тоже переходные. Мы уже столкнулись с горой таких примеров, что возник вопрос, а где же она однородная (это шутка)?

Видел статьи, где считали за бугром на софте (Fluent and other) совпадение по скорости замечательное, по k - нет. На разных моделях разные результаты.

Еще один момент в экспериментах измеряют k, а e - нет.

Изменено 10 сентября 2004 пользователем _serge

[Anatoliy 0]

Если не трудно прокомментируйте, пожалуйста, результаты счета "предельно" канонической задачи расчета турбулентного движения в цилиндр. трубе. Рассматрено 2-мерное осесимметричное течение. Диаметр - 0.1 м, длина – 5 м. На входе скорость – 3.36 м/с (что соответствует Re=23000), интенсивность турбул. - 4%, Рассматривали все модели Fluent 6.1 ( кроме LES) . Счет производился на трех вар. сеток: 1вар.:...y+ =0.01;...2вар.: y+ =1;...3вар.: y+ =30 ( прямоугольная сетка, шаг по х - 0.003 м, по у - от значения соответствующего выбранному у+, до шага у=0.003 м; в погран слое коеф. увеличения шага - 1.2)

Ниже приведены значения Skin Friction Coefficient (SFC) в сечении х = 4.7 м. :

Вар...счета:..1.................2................3...............4...............5........

y+................SA...............SKE........SKE+EWT.......rke.........rke+EWT

0.01......... 0.006588...0.00669.... 0.006581...0.00974.... 0.006537

1.............. 0.006583...0.01267.....0.006576...0.0106.......0.006544

30............ 0.005694...0.00610.... 0.006719...0.00592.... 0.006576

Вар.сч.:.6...............7..................8...............9................10...............11

y+......rngke......rngke+EWT.......RSM.......RSM+EWT........skw.........skw+SST

0.01...0.00612......0.00655.......0.01038....0.00771......0.006512...0.006517

1........0.01204......0.00655.......0.01053....0.00776......0.00582.....0.00587

30......0.006015....0.00652.......0.0599......0.00619......0.00653.....0.006418

Производные считались по SECOND ORDER UPWIND. Сходимость контролировалась по погрешности у-е неразрывности.

Теоретическое значение по формуле Блазиуса (значение SFC) - 0.00642.

Вопрос: Почему такая низкая точность, особенно у "самой точной " RSM !

С уважением,

Анатолий.

P.S. Еще вопрос: как корректно присоединять графические файлы к сообщению в форуме???

[Miki 3]

а Вы сравните результаты расчета RSM и RSM+EWT

и ситуация значительно прояснится,

да и вообще большинство вариантов без и с EWT

типа улучшенное пристенное разрешение

[Anatoliy 0]

Так все таки, если не трудно (!), как могут для предельно простой задачи, фактически тестовой задачи, так отличаться значения коэф. трения. По поводу профиля на входе, установившееся течение или нет и т.д. - изменяли профиль, удлиняли трубу и т.д.

[Miki 3]

опять повторюсь, предельно простая она только если на нее смотреть как обычный :) человек, типа труба, по ней ползет жидкость и чего тут сложного ??

это так можно про любой механизм сказать, самолет летить ну все понятно подьемная сила, все дела .

в корень явления надо смотреть, хочется поймать трение значит нужно хорошо разрешить погран слой И применить НУЖНУЮ модель турбулентности и функцию разрешения погр слоя.

если пытаться залезть в погр слой напр к-е моделью, ничего хорошего не выйдет, не для этого сделана модель. что прекрасно видно при сравнении SKE и SKE+ EWT, в первом случае абсолютно нестабильные результаты, и это естественно, к-е модель в исходной постановке не решает погр слой, а вот применяя всяческие пристенные функции или скажем переходя на 2 слойную модель SST или применяя модель которая считает погр слой например k-w можно добиться более правильных результатов.

опять таки нужно понимать почему именно эта модель , здесь не применимы понятия более точная или менее, скажем LES модель считается практически единственным вариантом для внешнего обтекания, автомобили, самолеты и пр. однако она не считает погр слой, НО при этом дает результаты очень неплохие. просто в этих условиях обтекания основные потери не в трении, а в вихревых структурах потока, а вот их модель считает хорошо, соответственно и потери в этих структурах получаются близкими к эксперименту.

Важно понимать что происходит в устройстве, где основные потери ? что должно происходить с потоком ? и исходя из этого и применять модели

рекомендую почитать что нибудь легкое :) типа лекций по турбулентности Фрика

Удачи

[Anatoliy 0]

Miki еще раз спасибо за обстоятельные ответы! Но я опять о том же! Я не специалист в обл турбулентности и даже гидродинамики, но в силу образования и проф деятельности книги начиная с Шлихтинга , Лойцянского и заканчивая Фриком читал ( и даже местами внимательно!). То ,что турбулентность не простое явление это понятно. Но задача течения в трубе ( как и обтекание пластины) , относятся к каноническим. Фактически свободные коэффициенты в моделях турбулентности подбираются для того чтобы удовлетворить известным эксперим данным- к которым и относятся данные на пластине и в трубе. Поэтому для меня мягко говоря удивительно, что модель Рейнольдсовских напряжений не "справляется" с этой постановкой. При этом качественные характеристики турбулентности ( корреляционные функции, турбулентная вязкость и т.д.) соответствуют известным, но уровень интенсивности турбулентности на оси трубы и макс значение в погр слое выше теор на пару %.

То что, модели k-e плохо раб в погр слое это известно. Но опять же, не для этой задачи- где нет осложн факторов, типа положит градиента давления, вращений и т.д. И В принципе стандартная k-e вполне удовлетворительно справилась с задачей. Странно было бы обратное- на основе этой модели считало не одно поколение советских теплофизиков!

Суммируя. Для меня погрешность 40 % в этой зад не лезит не в какие ворота. По моему дело в моем не -умении моделировать на "тонких" сетках.

Может есть источники, где тестируются модели Fluent-a ?

[Miki 3]

ну раз такие книги читали, значит все рано или поздно получится

насчет верификации Fluent эт лучше к Егорову Максиму,

а насчет CFX пжалста <noindex>http://www.cfdhelp.nm.ru/download/maindown.html</noindex> в конце списка статья

[prokol 0]

Обсуждение вопросов выбора моделей турбулентности, и, собственно, обоснование их выбора для данной задачи...

<{POST_SNAPBACK}>

что то прочитал, но ничего не понял про конфигурацию, какой угол раскрытия диффузора и число рейнольдса, задача двухмерная, какая мощность компьютера?

[ivanklok 0]

Допустим, расчитывается вакумсоздающий эжектор. Скорости внутри докритические и критические. Какую модель турбулентности лучше использовать? Я сичтал обычной k-e, у меня по давлению, плотности, температуре и скорости на входе низконапорного газа, а также по тем же параметрам на выходе из эжектора совпадение с расчетными полуэмпирическими методиками, а также данными эксперимента были ~ нескольких %. Правда, давно это было, полтора года назад и считал я на STAR-CD.

С уважением, Иван.

ivanklok@yandex.ru

[_serge 24]

Как правильно или корректно перевести на русский Realizable k-e модель??

[Apologist 0]

_serge

Какой-нибудь словоформой от "адаптировать": адаптирующаяся, адаптируемая и т.п. ? И с указанием оригинального названия в скобках.

[a_schelyaev 366]

Вообще-то, принято по имени авторов указывать.

[_serge 24]

Почему адаптивная?

Реализуемая (Реализованная)?? - не понятно, да, там есть некоторые физически адекватные ограничения, но этот термин не выражает всей сути.

"Реализуемость ограничений: положительности нормальных напряжений Рейнольдса и неравенства Шварца для турбулентных касательных напряжений"

Может кто встречал в русскоязычных статьях приемлемый перевод?

А которого из авторов:

<noindex>T.H. Shih, W.W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, and J. Zhu</noindex>?

[Apologist 0]

Почему адаптивная?

Потому что адаптирует Смю в зависимости от условий.

Реализуемая (Реализованная)??

А что она реализует?

Наши переводчики этот термин не переводят.

[a_schelyaev 366]

Релазабл это скорее "достижимая".