Турбулентность DES

[Гость suvorov.as]

Далее, практическое моделирование крупных вихрей начинается с того, что масштаб ячеек, выбирается на 10-20% больше чем Колмогоровский масштаб длины.

Не слишком ли? Это уже DNS какой-то.

[Гость suvorov.as]

Все наверное уже поняли, что в турбулентности я новичек, поэтому еще один глупый вопрос. В колмогоровский масштаб входит скорость диссипации энергии. Как ее оценить? По RANS расчету?

[dimaZ 1]

Все наверное уже поняли, что в турбулентности я новичек, поэтому еще один глупый вопрос. В колмогоровский масштаб входит скорость диссипации энергии. Как ее оценить? По RANS расчету?

по RANS расчету - это отличная оценка!

если на пальцах, работая в методологии RANS, можно, например, так:

допустим что L - линейный характерный масштаб, k - кин. энергия турбулентных пульсаций, то

имея гипотезу о турбулентной вязкости (nu = Cl sqrt(k) L)

и гипотезу длины смешения Прандтля, где флуктуация скорости u'~ sqrt(k),

диссипация определяется следующим образом:

epsilon = Cd k^(3/2)/L.

Две константы взаимосвязаны, и согласно экспериментальным данным Cd Cl = 0.08-0.11.

Обычно используют значение 0.09.

Не слишком ли? Это уже DNS какой-то.

10-20% - самое то =))))

[Гость suvorov.as]

10-20% - самое то =))))

Это нереально. =))

[Гость suvorov.as]

Вот сосчитал модельную задачку об обтекании полусферы R=300мм водой со скоростью 30 узлов (~15м/c).

RANS дает следующее распределение скорости диссипации (шкала логарифмическая):

Т.е. колмогоровский масштаб будет равен:

Если считать, что сетку для LES нужно сделать на 20% больше колмагоровского масштаба, то это получится микронная сетка и триллионы элементов.

[dimaZ 1]

1. LES не инструмент инженера =) и в ближайшие лет пять точно им не станет. это инструмент для прикладных наук.

2. Сетки в десятки миллиардов элементов - это современная физиономия вычислительной гидро- аэродинамики. Все технические проблемы здесь были решены еще лет 10 назад. Вопрос ресурсов и только. Как обычно: богатые - бедные. Мои коллеги по группе хреначат DNS c горением на сетках 2048x2048x2048 и выше =) Обтекание машинок Формулы-1 считаются LESом на таких сетках, сквозные расчеты газовых турбин, внешняя аэродинамика самолетов, не говоря уже о предсказании погоды ... примеров полно.

Да и для и моей области, мы тут прикидывали, например, нормальная RANS/URANS секта нужна порядка 200-300 млн. ячеек, чтобы получить более -менее адекватное разрешение.

3. Теперь, если для примера, приведенного выше: что-то слишком запредельные масштабы получились на первый взгляд. я привык к значениям 10^-3 - 10^-5 [m]. Какое там число Рейнольдса Re = rho U D/ mu ?

От этого зависит, будет ли отрыв ламинарным или турбулентным? Кроме того, для этой задачи, главное нормально разрешить погран слой и вихревой след. Во всей остальной области можно использовать более грубую сетку. На мой взгляд сетки в несколько десятком лямов элементов должно хватить =)))

[Гость suvorov.as]

1. LES не инструмент инженера =) и в ближайшие лет пять точно им не станет. это инструмент для прикладных наук.

А я и не инженер. Я из прикладных наук. Занимаюсь рачетами излучения звука от механических источников. Хочу раздвинуть границы своих познаний в область гидродинамических источников шума.

2. Сетки в десятки миллиардов элементов - это современная физиономия вычислительной гидро- аэродинамики. Все технические проблемы здесь были решены еще лет 10 назад. Вопрос ресурсов и только. Как обычно: богатые - бедные. Мои коллеги по группе хреначат DNS c горением на сетках 2048x2048x2048 и выше =) Обтекание машинок Формулы-1 считаются LESом на таких сетках, сквозные расчеты газовых турбин, внешняя аэродинамика самолетов, не говоря уже о предсказании погоды ... примеров полно.

А какие вычислительные средства при этом используются?

Какое там число Рейнольдса Re = rho U D/ mu ?

Грубо:

0,6*15/10^-6 = 9 000 000

Кроме того, для этой задачи, главное нормально разрешить погран слой и вихревой след. Во всей остальной области можно использовать более грубую сетку. На мой взгляд сетки в несколько десятком лямов элементов должно хватить =)))

Мне шум обтекания нужно посчитать. Ну не для этой конкретной задачи конечно.

[vl 327]

1. LES не инструмент инженера =) и в ближайшие лет пять точно им не станет.

А как же тогда сейчас считать источники шума?

RANS + Продман ?

Мне шум обтекания нужно посчитать. Ну не для этой конкретной задачи конечно.

аналогично.

[HFL 34]

Колмогоровский микромасштаб можно быстро оценить по соотношению L/Re^3/4 не думаю что он интересен с точки зрения аккустики.

[Гость suvorov.as]

Колмогоровский микромасштаб можно быстро оценить по соотношению L/Re^3/4 .

Да, но что при этом взять за L. Вот в случае полусферы: L - это радиус или диаметр?

Если диаметр, то для этой задачки получится 4мкм. Хотя если радиус, то масштаб не сильно поменяется и будет 3мкм

не думаю что он интересен с точки зрения аккустики.

Да, в общем-то тоже думаю, что для акустики не интересно движение отдельных моллекул считать.

Но возникает вопрос. В чем я с точки зрения акустики проврусь, если сделую недостаточно мелкую сетку:

1. Допустим срыв вихрей произойдет не в том месте и я получу, какую-нибудь принципиально неверную картину обтекания.

2. Я навру в интенсивности звука. Но для акустики погрешность в 6 дБ (в 2 раза) это почти ерунда. Экспериментальные средства измерения имеют погрешность 4...6дБ.

3. Максимум на ачх широкополосного шума сдвинется по частоте от истинного значения. Но для практики почти всегда важны третьоктавно усредненные уровни, а не точное значение частоты.

Кто какие мнения имеет?

[dimaZ 1]

1. для сферы характерый масштаб - диаметр =)

2. акустику можно считать двумя способами. инженерный подход - делаешь расчет RANS/URANS/DES/LES;

потом вытаскиваешь поля и анализируеш с помощью аналогии Лайтхилла (либо ручками, либо с помощью спец. ПО).

другой подход - это прямое моделирование, когда акустическое давление явно моделируется. но этот подход накладывает серьезные ограничения на численный метод:

например, четвертый порядок точности для апрокимации давления и характеристические граничные условия. последнее является ключевым, так. важно чтобы акустические и энтропийные волны правильно взаимодйствовали с границами расчетной области. ограничение на точность вылезает из физики: величина акустическое давления на порядки меньше атмосферного. не все пакеты удовлетворяют этим требованиям =)

3. пока не забыл, скоро будет семинар в Светлогорске по вычислительной аэроакустике. приезжайте, поговорите с людьми. а то калякать много лень.

<noindex>http://ceaa-w.imamod.ru/</noindex>

[Гость suvorov.as]

3. пока не забыл, скоро будет семинар в Светлогорске по вычислительной аэроакустике. приезжайте, поговорите с людьми. а то калякать много лень.

<noindex>http://ceaa-w.imamod.ru/</noindex>

Спасибо за приглашение, я подумаю. В любом случае нужно, сначала, самому для себя список актуальных вопросов составить.

другой подход - это прямое моделирование, когда акустическое давление явно моделируется. но этот подход накладывает серьезные ограничения на численный метод:

например, четвертый порядок точности для апрокимации давления и характеристические граничные условия. последнее является ключевым, так. важно чтобы акустические и энтропийные волны правильно взаимодйствовали с границами расчетной области. ограничение на точность вылезает из физики: величина акустическое давления на порядки меньше атмосферного. не все пакеты удовлетворяют этим требованиям =)

Это для меня не новость. Про Лайтхилла тоже.=))

2. акустику можно считать двумя способами. инженерный подход - делаешь расчет RANS/URANS/DES/LES;

Т.е., как обычно, сетку сгущаем, смотрим на погрешность.

[Гость suvorov.as]

А насколько правильно вообще без леса шумы обтекания считать?

Я про эту картинку из параллельной темы

Если такая хорошая точность получается в "а" картинке, нафига тогда нужен LES? )

[Гость suvorov.as]

разрешается по крайней мере 80-90% инерционного интервала (смотрите, например работы S. Pope и товарищей).

А, дошло. 80% по энергии, а не по масштабу

[dimaZ 1]

я когда-то развлекался, так что почувствуйте разницу между DNS и FLUENT: задачка простенькая - ламинарное обтекание цииндра Re=150

DNS не я считал

[Гость suvorov.as]

я когда-то развлекался, так что почувствуйте разницу между DNS и FLUENT: задачка простенькая - ламинарное обтекание цииндра Re=150

DNS не я считал

А я вам смело скажу причину.

На второй картинке явная интерференция двух акустических волн. Волна от истинного источника (распространяется из центра) и паразитная волна (распространяется от вихрей, пересекающих границу КЭМ).

Мой диагноз : на второй картинке некорректно поставлено "г.у."

Чтобы такого явления избежать, достаточно перед границей КЭМ ввести сильно вязкий слой, который анигилирует вихри. Возможно на первой картинке это и реализовано, поскольку я вижу резкое снижение интенсивности вихрей с x/D=50.

[dimaZ 1]

Ну причину я и сам знал =)

я здесь про то, чтобы люди аккуратно пользовались пакетами.

А лучшего ГУ нет, если только самому реализовывать, что для FLUENT'a не вариант ...

[dimaZ 1]

а вот еще одна картинка той же задачки, здесь левая граничная арка "акустически" закрыта.

[Гость suvorov.as]

здесь левая граничная арка "акустически" закрыта.

зачем? )

[dimaZ 1]

так нужно самому нормальное гу ваять =)