CFD-пакеты с возможностью выполнения DNS-расчетов

[kol 12]

Кто знает программы где реализован DNS?

"

Вместе с тем, общий прогресс вычислительной аэродинамики, разумеется, не мог не сказаться и на состоянии проблемы моделирования турбулентности. В частности, в последние годы все большее применение находят подходы к моделированию турбулентности, базирующиеся на первых принципах аэродинамики (метод прямого численного моделирования - в англоязычной литературе Direct Numerical Simulation или DNS и метод моделирования крупных вихрей - Large Eddy Simulation или LES). Однако, из-за крайней вычислительной трудоемкости этих подходов их широкое практическое использование при решения сложных задач аэродинамики может начаться лишь в конце нынешнего столетия1. Данный вывод наглядно иллюстрирует Таблица 1.1, заимствованная из работы [1], опубликованной в 2000 году. В таблице представлены оценки вычислительных ресурсов, необходимых для расчета обтекания типичного гражданского самолета или автомобиля с использованием всех известных методов расчета

турбулентных течений, начиная от полуэмпирических методов, базирующихся на осредненных по Рейнольдсу уравнениях Навье-Стокса (Reynolds Averaged Navier-Stokes – 1 Это не означает, конечно, что уже сегодня DNS и, в особенности, LES не могут применяться при расчете более простых течений. 8  RANS) и кончая полностью свободным от эмпиризма методом DNS. Данные этой

таблицы для RANS основаны на реальном опыте использования соответствующих методов, имевшемся в 2000 г., а прогноз готовности методов DNS, LES и DES (Метод моделирования отсоединенных вихрей - Detached-Eddy Simulation) сделан на основе весьма оптимистичной оценки темпов роста производительности компьютеров (в два раза каждые пять лет). При этом оценки вычислительных ресурсов, необходимых для DNS, LES и DES основываются на общих представлениях о характеристиках турбулентности и свойствах указанных методов.

Таблица 1.1

*) Под готовностью подразумевается возможность расчета одного варианта в течение суток на

самых мощных из доступных компьютеров

**) Имеется в виду LES c пристеночным RANS моделированием; в случае LES вплоть до твердых

стенок, затраты оказываются сопоставимыми с затратами DNS

***) На компьютере с производительностью 1 терафлоп, время расчета составляет 5000 лет!

Так, единственное (общепринятое в настоящее время) допущение, на котором базируется DNS, состоит в том, что уравнения Навье-Стокса адекватно описывают не только ламинарные, но и турбулентные течения. Соответственно, в рамках этого подхода расчет турбулентных течений производится путем непосредственного (без какого-либо предварительного осреднения) численного решения уравнений Навье-Стокса.

В силу указанных обстоятельств, в настоящее время DNS может использоваться лишь для расчета течений с относительно низкими числами Рейнольдса и применяется, главным образом, в фундаментальных исследованиях, целью которых является получение детальной информации о структуре и основных закономерностях турбулентности. Это нисколько не умаляет важности данного подхода, поскольку полученные с помощью DNS результаты, наряду с экспериментальными данными, составляют основу для калибровки и тестирования полуэмпирических моделей турбулентности. Более того, следует иметь в виду, что в будущем DNS станет, по-видимому, доминирующим подходом не только в

аэродинамике, но и в смежных областях техники, например, в химической технологии, атомной энергетике и т. д.

Иными словами, в рамках LES вихревые структуры с размерами, превышающими размеры фильтра, разрешаются “точно”2, а моделируются лишь вихревые структуры меньших размеров. Для того, чтобы подчеркнуть это, модели турбулентности для LES называют “подсеточными”.

 

Именно это обстоятельство, которое делает LES сложных пристеночных течений при представляющих практический интерес высоких числах Рейнольдса невозможным не только в настоящее время, но и в обозримом будущем (см. Таблицу 1.1), послужило стимулом для создания гибридных RANS-LES подходов, первым и наиболее развитым из которых является метод DES. Следует подчеркнуть, что первый расчет обтекания самолета с помощью этого метода, в полном соответствии с прогнозом, приведенным в Таблице 1.1, был выполнен вскоре после его опубликования в 2000 г., что свидетельствует также в пользу достаточной надежности оценок сроков “готовности” методов, приведенных в этой таблице.

Таким образом, в течение ближайших тридцати лет основным рабочим инструментом для решения прикладных задач аэродинамики будут оставаться полуэмпирические етоды, базирующиеся на использовании RANS в сочетании с различными полуэмпирическими моделями турбулентности, и метод DES, который также в значительной степени опирается на эти модели.

Характеризуя современное состояние полуэмпирических моделей турбулентности, предназначенных для замыкания уравнений Рейнольдса, приходится констатировать, что надежды на создание универсальной модели такого типа (то есть, модели, пригодной для расчета всех или, по крайней мере, большинства аэродинамических течений), казавшиеся вполне реальными в 70-80-х годах прошлого века, в настоящее время представляются неосуществимыми. Эта пессимистичная оценка базируется на многолетнем опыте применения полуэмпирических моделей турбулентности и на отсутствии реального прогресса в области построения таких моделей в течение последних 20 лет."

[kristeen 355]

Кто знает программы где реализован DNS?

Fluent. Но зачем тебе это? Будешь пытаться использовать DNS?

         

[kol 12]

Fluent. Но зачем тебе это? Будешь пытаться использовать DNS?

Серьёзно во флюете это есть? Да хотелось бы попробовать модельный эксперимент... Собственно по поводу низкой точности я погорячился! - сегодня утром посмотрел на график он пешел в нужную сторону т.е. еще неделя и можно ченить увидеть :) но DNS все равно хочется ! :)

 

// Прошу не использовать многократно вложенные цитаты !!!

[HFL 34]

Серьёзно во флюете это есть? Да хотелось бы попробовать модельный эксперимент... Собственно по поводу низкой точности я погорячился! - сегодня утром посмотрел на график он пешел в нужную сторону т.е. еще неделя и можно ченить увидеть :) но DNS все равно хочется ! :)

Почитайте что нибудь про Колмогоровский масштаб    @kristeen просто так шутит. DNS умеет любой вязкий 3D-код (с достаточно низкой вычислительной вязкостью чтобы не смазывать картину) но на практике на данный момент не существует адекватных вычислительных мощностей чтобы решить хоть сколь-нибудь серьезную задачу. DNS в основном  используют для "калибровки" RANS/LES моделей на примитивной геометрии с низким Re как альтернатива экспериментальным данным.

 

PS: Кстати у Fluent совсем не все шоколадно как раз с вычислительной вязкостью. У меня где то валялся отчет тестов на калиброванной LES модели для различных кодов в рамках какого-то европейского гранта.

Там Fluent был мягко говоря неадекватен при сравнении "с SGS" vs "без SGS". Если интересно - могу поискать.

 

// Прошу не использовать многократно вложенные цитаты !!!

[kol 12]

 DNS в основном  используют для "калибровки" RANS/LES моделей на примитивной геометрии с низким Re как альтернатива экспериментальным данным.

"для "калибровки" RANS/LES моделей на примитивной геометрии с низким Re как альтернатива экспериментальным данным" - крайне ценная инфа спасибо, это меня и интересует! Поделитесь отчетом или подобным :) есть проги (коды) пусть даже не до конца реализованные для корректного DNS? Мне не для "серьёзной" задачи т.е. не практической (не собираюсь реальное изделие продувать) а как раз для оценки структуры турбулентности - точнее для её демонстрации. 

 

// Прошу не использовать многократно вложенные цитаты !!!

[HFL 34]

"для "калибровки" RANS/LES моделей на примитивной геометрии с низким Re как альтернатива экспериментальным данным" - крайне ценная инфа спасибо, это меня и интересует! Поделитесь отчетом или подобным :) есть проги (коды) пусть даже не до конца реализованные для корректного DNS? Мне не для "серьёзной" задачи т.е. не практической (не собираюсь реальное изделие продувать) а как раз для оценки структуры турбулентности - точнее для её демонстрации. 

Опенсорц коды для DNS:

- OpenFOAM (dnsFoam решалка)

- nek5000 (http://nek5000.mcs.anl.gov) 

 

Кластер на миллион ядер я так понимаю у вас уже есть ? 

 

Отчет по оценке различных кодов LES посмотрю.

 

// Прошу не использовать многократно вложенные цитаты !!!

Изменено 29 апреля 2015 пользователем Bonusfrag
жуткий оверквотинг

[kol 12]

Честно признаюсь кластер не мой! :) вообще я так понял что "это" не кластер а такой компьютер (т.е. это не много компьютеров а один HP, просто у него оперативы больше чем у персоналки и он как то не так организован :) ) меня "туда" только один раз пустили и я протсто на "это" посмотрел. Сейчас чел тот что меня пустил уехал в Москву, так что уже и не пустят :) но думаю пока я "созрею" появятся "кластеры" и в других местах а не только на режимных предприятиях.

[a_schelyaev 366]

В части DNS инструмента можно еще наш Струегляд назвать и мы в последнее время активно этот режим используем для клиентуры, которым нужно смотреть тонкие вещи на уровне акустических воздействий.

[HFL 34]

Обещанный отчет по сравнению различных LES кодов

MEM-331-2.pdf

[kol 12]

В части DNS инструмента можно еще наш Струегляд назвать и мы в последнее время активно этот режим используем для клиентуры, которым нужно смотреть тонкие вещи на уровне акустических воздействий.

Но у меня то вещь далёкая от акустики.

Вы решатель сами разрабатываете?

[kol 12]

Обещанный отчет по сравнению различных LES кодов

Инфа хорошая спасибо! Почему ссылка на источник не рабтает (http://cfd.caspur.it/)?

[kristeen 355]

Почему ссылка на источник не рабтает (http://cfd.caspur.it/)?

А почему ты здесь решил спросить? Напиши итальянцам и узнай.

[a_schelyaev 366]

 

В части DNS инструмента можно еще наш Струегляд назвать и мы в последнее время активно этот режим используем для клиентуры, которым нужно смотреть тонкие вещи на уровне акустических воздействий.

Но у меня то вещь далёкая от акустики.

Вы решатель сами разрабатываете?

 

А там пульсации давления и температуры играют роль.

Сами.

[kol 12]

 

 

В части DNS инструмента можно еще наш Струегляд назвать и мы в последнее время активно этот режим используем для клиентуры, которым нужно смотреть тонкие вещи на уровне акустических воздействий.

Но у меня то вещь далёкая от акустики.

Вы решатель сами разрабатываете?

 

А там пульсации давления и температуры играют роль.

Сами.

 

Круто ! :) для каких задач (если не секрет канечно)?

[a_schelyaev 366]

 

Круто ! :) для каких задач (если не секрет канечно)?

 

 

В основном всяческие смешения потоков в трубопроводе у атомщиков. Там Саров везде двигает тему, что нужно LESом все считать и его производными, им вторят юзеры на Флюенте. А у нас оказалось, что инерционный интервал захватываем на URANSе. Однако заказчик захотел проверить все это дело и без модели турбулентности и в итоге мы уперлись в классическую зависимость разрешения частоты пульсаций от детализации расчетной сетки.

[soklakov 1 475]

Однако заказчик захотел проверить все это дело и без модели турбулентности и в итоге мы уперлись в классическую зависимость разрешения частоты пульсаций от детализации расчетной сетки.

Так зависимость частоты пульсаций от сетки на URANS'е или в LES'у?

[kol 12]

"Там Саров везде двигает тему" - Саров кто он?

[a_schelyaev 366]

 

Однако заказчик захотел проверить все это дело и без модели турбулентности и в итоге мы уперлись в классическую зависимость разрешения частоты пульсаций от детализации расчетной сетки.

Так зависимость частоты пульсаций от сетки на URANS'е или в LES'у?

 

Без модели турбулентности - а-ля DNS.

Позже статью опубликуем - выложу. Сейчас детали писать не буду, т.к. по диагонали смотрел отчет.

"Там Саров везде двигает тему" - Саров кто он?

ВНИИЭФ - разработчики Логоса

[soklakov 1 475]

Без модели турбулентности - а-ля DNS.

Эвона как. Сюрприз.  Видел сеточную зависимость на URANS'е. Хотелось верить, что на DNS этого нет. На LES'е-то, кажется, получалось.

Позже статью опубликуем - выложу.

Заранее спасибо. 

[a_schelyaev 366]

 

Без модели турбулентности - а-ля DNS.

Эвона как. Сюрприз.  Видел сеточную зависимость на URANS'е. Хотелось верить, что на DNS этого нет. На LES'е-то, кажется, получалось.

 

 

 

А с чего ее не будет? Размер сетки меняется, структуры разрешаем все более мелкомасштабные.

А на LES и DES все еще веселе - хоть бы кто показал исследование сеточной сходимости.