Кавитация

[_padla_ 0]

Здравствуйте!

Я недавно занялся задачей обтекания скоростным потоком воды плохообтекаемого тела. Так вот за этим телом должна образовываться каверна с паром. В случае моделирования кавитации как в туториалах (т.е. В приближении несжимаемого пара), то все получается, однако мне нужно, чтобы пар был сжимаем.

Однако при попытке просчитать задачу с сжимаемым паром, решение на 4-8 итерациях вдруг резко разваливается и выдается ошибка о переполнении. Пробовал на разных моделях и сетках. Может, кто-нить с подобным уже сталкивался???

Заранее пасиба за ответы.

[_padla_ 0]

что - никто кавитацией ваще не занимался?

[a_schelyaev 367]

Не в CFX занимались.

[_padla_ 0]

a_schelyaev, спасибо за ответ!

и что, указанных мною проблем не наблюдалось как класса?

[Dick 0]

a_schelyaev, спасибо за ответ!

и что, указанных мною проблем не наблюдалось как класса?

Скорее всего как обычно - неправильная постановка задачи/модель и/или большой шаг по времени.

Рекомендую сделать бэкап за несколько итераций до краша и посмотреть проблемное место.

[a_schelyaev 367]

Пару лет назад, когда я тыкал суппорт у немцев в то, что в модели кавитации плотность обеих фаз константа, то они делали круглые глаза и говорили, что этого не может быть.

Я им это показал вживую.

Сказали, что разберутся, но так и не разобрались. Мне это потом сталу не нужно, но ... воз и ныне там?

[Dick 0]

Если очень сильно нужно, можно попробовать свою написать. Инструментарий CFX по фазовым переходам достаточно гибкий, но и очень капризный и не очень стабильный

[a_schelyaev 367]

Ну понятно.

Кхм, товарищ Падла, в местах фазового перехода и наличия больших градиентов нужно сеточку мельчить побольше.

Многосеточная решалка CFX любит монотонность решения, ну так и организуй ее - разгладь градиент сеткой.

[_padla_ 0]

Кхм, товарищ Падла, в местах фазового перехода и наличия больших градиентов нужно сеточку мельчить побольше.

Многосеточная решалка CFX любит монотонность решения, ну так и организуй ее - разгладь градиент сеткой.

Скорее всего как обычно - неправильная постановка задачи/модель и/или большой шаг по времени.

Да и сетки вроде как в порядке, и по времени шаг пробовал уменьшать до 10^-6 сек. Пробовал на разных. Наблюдается примерно одно и то же каждый раз.

Я пытался делать по примеру туториала их: сначала прогнать предварительный расчёт двухфазной задачи без учёта кавитации, получить поля давлений, а потом уж гнать с учётом кавитации.

Если пар несжимаемый - проходит на ура, если сжимаемый - всё разваливается уже на предварительной стадии, когда кавитация ещё не моделируется.

Решалка начинает выдавать по пару какие-то абсолютно нефизичные числа Маха, живёт оно итераций 5-10, а потом переполнение.

Если сначала гнать на несжимаемом пару, а потом через некоторое время подсунуть сжимаемый, у решалки сразу начинаются косяки с определением стат давления/давления торможения/плотности и она вылетает, не начав считать. Основная ругань у неё в этом случае: fatal bounds detected по абсолютному давлению или по плотности...

Лан, буду дальше экспериментировать...

[_padla_ 0]

сейчас получилось интересно:

поставил сжимаемые параметры, пустил предварительный расчёт (без учёта кавитации). бэкапил с некоторым интервалом, развалилось.

потом поставил последний сделанный бэкап в качестве начального условия, врубил кавитацию - просчитало...

наверное - это выход, хотя какая-то очень уж педально-приводная концепция получилась

[Dick 0]

Рекомендую почитать здесь на форуме тему про гиперзвук - там есть рекомендации и по сетке и по решателю. Можно применить релаксации.

[_padla_ 0]

Спасибо, посмотрю.

[_padla_ 0]

Что-то начало получаться. Вроде считает со сжимаемым теперь.

Что я сделал:

1. Поставил галку, чтобы объёмные доли компонентов считались совместно с уравнениями движения, а не раздельно (т.е. coupled подход).

2. Последовательными приближениями наращивал скорость потока воды до требуемой мне.

3. Бэкапил с интервалом в 3-5 итераций, потому что иногда пытается развалиться всё равно.

Как я обнаружил, раньше перед самым развалом расчёта в зоне после обтекаемой преграды образовывались несколько узлов в которых начинала твориться сущая фигня - скакали до невообразимых высот Махи и давления.

Посмотрим, что будет с этим всем безобразием дальше..

[Dick 0]

Что-то начало получаться. Вроде считает со сжимаемым теперь.

Что я сделал:

1. Поставил галку, чтобы объёмные доли компонентов считались совместно с уравнениями движения, а не раздельно (т.е. coupled подход).

2. Последовательными приближениями наращивал скорость потока воды до требуемой мне.

3. Бэкапил с интервалом в 3-5 итераций, потому что иногда пытается развалиться всё равно.

Как я обнаружил, раньше перед самым развалом расчёта в зоне после обтекаемой преграды образовывались несколько узлов в которых начинала твориться сущая фигня - скакали до невообразимых высот Махи и давления.

Посмотрим, что будет с этим всем безобразием дальше..

Тему про гиперзвук смотрели? Проблема не в кавитации, а в сжимаемости среды.

Явные признаки большого аспекта сетки.

[_padla_ 0]

Тему про гиперзвук смотрели? Проблема не в кавитации, а в сжимаемости среды.

Явные признаки большого аспекта сетки.

Смотрел. Возможно, дело и в этом тоже, но я пробовал разные типы сеток на этой задаче. в т.ч. и тетраэдральную сетку с призмами в погранслое (т.е. не один слой сильно вытянытух по z ячеек, имитирующий собой двухмерную задачу, а всё-таки какая-то область, с нормальными отношениями сторон у тетраэдров). И всё равно разваливалось.

И мне всё-таки кажется, что задачи, где аспект так сильно влияет начинаются всё-таки где-то в трансзвуковой области, а у меня задача - скорость по воде максимум

150 м/с. Т.е. Махов выше 0.5 (это я даже сильно преувеличиваю) по пару быть там не должно, задачка сильно дозвуковая.

А сжимаемость мне в моей задаче учитывать необходимо, т.к. расчёт конкретно каверны - не самоцель, это пока тестовая задачка. Я просто хочу потом посмотреть, как на каверну влияют различные факторы.

[ivanklok 0]

Я общался с одним из разработчиков модели кавитации в CFX не далее как полгода назад. Как я его понял, сжимаемость в двухфазной модели кавитации (а в CFX именно такая модель) возникает не как эффект сжимаемости пара, этот эффект тут совсем не при чем. Сильная сжимаемость кавитационных коверн обусловлена специфической средой - смесью жидкости и пара. Те программы, которые моделируют смесь в виде баротропной равновесной однофазной модели - получают сжимаемость "наглядную". Но модель в CFX, во-первых, неравновесная, во-вторых двухфазная, там эффект сжимаемости проявляется в другом, цитирую разработчика модели:

From a 'model understanding' point of view, the following thought process may be useful:

· the mass transfer between liquid and vapour is a strong function of pressure

· this mass transfer controls the liquid and vapour volume fractions

· this leads to a very large variation of mixture density between the pure liquid and the cavitation zone. Mixture density = sum_over_phases(volume fraction*density).

By contrast, a 'barotropic' model compresses these into a single step (density is a function of pressure); ie, it is an equilibrium model. Whereas the multiphase model is a non-equilibrium model (solving a transport equation for the volume fractions).

Прилагаю также статью автора этой модели.

Поэтому, с моей точки зрения, Вам не имеет смысла подключать сжимаемость пара, ничего сверх вы от этого не получите.

ICMF.pdf

[_padla_ 0]

ivanklok, спасибо, статья полезная. А то в хелпе CFX сама модель достаточно немногословно описана.

А насчёт сжимаемости - она мне интересна не с точки зрения каверны так сказать stand-alone. Интересно её поведение при воздействии на неё кразных факторов (наддув изнутри, например). И здесь сжимаемость уже нужна

[ivanklok 0]

сжимаемость чего? если пара, то сжимаемость отдельно пара незначительна по сравнению с сжимаемостью кавитационной смеси пара и жидкости. так вот, сжимаемость смеси в модели CFX учитывается без подключения сжимаемости пара отдельно.

[_padla_ 0]

Т.е. вы хотите сказать, что если я поставлю внутри каверны источник пара из которого будет истекать струя высокоскоростного пара (допустим даже сверхзвуковая струя), то сжимаемость отдельно мне подключать не обязательно?

[ivanklok 0]

Если вас интересует сжимаемость сверхзвуковой струи пара, то это отдельный вопрос, который придется учитывать подключением сжимаемости пара. Дело в том, что скорость звука в паре отдельно в сотни раз больше скорости звука в кавитационной смеси вода-пар (там скорость звука единицы-десятки метров в секунду). Если вы превращаете кавитационную каверну из смеси вода-пар в просто пузырь с паром, то зачем вам модель кавитации? Модель кавитации как в CFX, так и в других продуктах, с моей точки зрения не очень рассчитана на ваш случай как я его понимаю.