Правильная сетка или налипание потока

[supwgeneral 1]

Здравствуйте. Появилась вот такая задачка которая не дает покоя. Где правда, а где "надо пошаманить"?

• Есть обычный домик с двускатной крышей. Ничего особенного. На него набегает поток ветра с прописанным вертикальным профилем.
• Первая сетка: авто + локальная (параллелепипед вокруг домика)
• Вторая сетка: авто + адаптация 3 уровня с ограничением в 650к ячеек (чтоб долго не считало)

• В первом случае поток налипает. Вернее будет сказать турбулентный поток, который образовывает "хвост", кидает из стороны в сторону
• Во втором случае поток симметричен и более менее стабилен.

 
Сильно надеюсь на вашу помощь в понимании данных различий. И где все же правда?

1-й случай

 

 

2-й случай

 

 

 

https://drive.google.com/file/d/0B56J7fVxIgbydnlpU0dvd2FIeDg/view?usp=sharing

[Degen1103 25]

Про налипание не скажу, но периодическая нестационарность в ближнем следе - обычное дело. Скорей аномалией можно считать её отсутствие.

Число Струхаля оценивали? Про дорожку Кармана слышали?

Изменено 16 февраля 2016 пользователем Degen1103

[supwgeneral 1]

Про налипание не скажу, но периодическая нестационарность в ближнем следе - обычное дело. Скорей аномалией можно считать её отсутствие.

Число Струхаля оценивали? Про дорожку Кармана слышали?

Про дорожку слышал. Но у меня как таковых вихрей не образуется. 

К сожалению как оценить число Струхаля, да еще и в 3-х мерной задаче, не знаю.

Не могли бы вы подсказать как это сделать? 

А что насчет сеток, где правильно они сделаны? 

 

Задача моя стационарна для оценки сил давления на скаты кровли. Попутно сморю и на касательные напряжения и где они возникают. Предполагается произвести анализ различных вариантов одной модели (изменения угла ската и т.д.). Но сначала нужно понять где истина и обосновать это, чтобы не возникло вопросов. Спасибо.

Изменено 16 февраля 2016 пользователем supwgeneral

[soklakov 1 475]

Но у меня как таковых вихрей не образуется. 

Образуются. В первом случае это они.

Где правда, а где "надо пошаманить"?

Правда в том, что RANS-модели турбулентности сеточно-чувствительны к этому явлению. Либо калибруете сетку на эксперимент, либо используете другие модели.

Задача моя стационарна для оценки сил давления на скаты кровли.

А силы давления сильно отличаются для обоих случаев? 

[supwgeneral 1]

Правда в том, что RANS-модели турбулентности сеточно-чувствительны к этому явлению. Либо калибруете сетку на эксперимент, либо используете другие модели.

 

 

Другие модели? Более менее знаком с именно с Flow simulation (рассчитывал внутренние течения), он использует K-e модель. Насколько мне известно этим все и ограничивается.

Как раз и дело то все в сетке=) С какого места лучше, так сказать, начать? Адаптация по ходу решения чем хороша по моему, так это тем что сетка подстраивается под течение, но в моей задаче это еще и беда, так как модель 3-х мерная и количество ячеек становится неимоверным.

 

 

 

А силы давления сильно отличаются для обоих случаев?

Как бы вам ответить корректно. Я создал график по линии конька (верхний угол кровли) вдоль всей длины кровли с проекцией на ось Х и сужу по нему. 

Так как как задача стационарна, я поставил критериями расчета следующее:

• статическое давление на скат с наветренной стороны 
• статическое давление на скат с подветренной стороны 
• касательные напряжения на скат за пределами периметра здания (крыша свисает со всех сторон) с подветренной и наветренной

Зависимость на входе такая: 20*(y/5)^0,2

а параметры:

 

 

По окончание расчета смотрю на график и вижу следующие 

• Для первого случая

• Для второго

 

 

Даже во втором случае где есть "симметрия" это не совсем так. Можно заметить точки которые искажают симметрию графика

[piden 2 874]

Как раз и дело то все в сетке=) С какого места лучше, так сказать, начать?

Можно начать с того, чтобы показать картинки с сеткой. Можно и модель в парасолиде выложить) Не у всех 2016.

статическое давление на скат с наветренной стороны  статическое давление на скат с подветренной стороны 

Ставьте целями силы по x, y, z или полное давление. Статическое - это, мягко говоря, не то, что вам требуется)

модель 3-х мерная и количество ячеек становится неимоверным.

Почему не воспользоваться симметрией? Все равно ведь дуете в стационаре..

PPPPS: хорошее понижение уровня сложности после мембраны   Решили даже от флуента отказаться для решения?

[supwgeneral 1]

PPPPS: хорошее понижение уровня сложности после мембраны   Решили даже от флуента отказаться для решения?

 

Шутку оценил. Но то совершенно другая история. И совершенно другой проект, который может и подождать=)

 

Можно начать с того, чтобы показать картинки с сеткой. Можно и модель в парасолиде выложить) Не у всех 2016.

 

 

Надеюсь это то что надо

Двускатная.zip

Из картинок сетки могу показать следующее

Почему сетка не симметрична относительно оси X? В обоих случаях так, как бы я не измельчал.

 

Как смог.

1-й

 

2-й

 

Настройки сетки

1-й

2-й

[ccc44 53]

У Вас какой Солид?

16.0 исследование не открывает:

 

Интерфейс в 16 версии новый. Не могу разобраться ни с адаптацией, ни с локальной сеткой. Изменить можно только уровень базовой сетки. То ли я тупой, то ли Солид 

[supwgeneral 1]

ccc44, версия солида 16, да вот сервис пак то первый=) (Solidworks 2016 SP 1.0)

[soklakov 1 475]

Другие модели? Более менее знаком с именно с Flow simulation (рассчитывал внутренние течения), он использует K-e модель. Насколько мне известно этим все и ограничивается. Как раз и дело то все в сетке=) С какого места лучше, так сказать, начать? Адаптация по ходу решения чем хороша по моему, так это тем что сетка подстраивается под течение, но в моей задаче это еще и беда, так как модель 3-х мерная и количество ячеек становится неимоверным.

Попробуйте повторить следующий численный эксперимент:

берете RANS-модель и грубую сетку. Предположительно на очень грубой сетке получаете стационарное решение(но решаете во времени). Мельчите сетку и перерешиваете (без всякой адаптации). Хвост начинает вилять с определенной частотой (решение выполняйте во времени, URANS). Еще мельчите сетку. Частота виляния хвоста будет снижаться, размер вихрей увеличиваться. Частота асимптотически стремится к нулю по мере измельчения сетки.

Какой вывод Вы сделаете из таких результатов? А может у Вас получатся другие результаты?

Хотя... для получения стационарных характеристик это всё лишнее.

[Degen1103 25]

Частота асимптотически стремится к нулю по мере измельчения сетки.

 

 

Хм... машинная вязкость?...

[ccc44 53]

Попробуйте повторить следующий численный эксперимент

 

 

Цилиндр, 2D, стационар. Критерий сходимости - продувки (4).

 

[piden 2 874]

Критерий сходимости - продувки (4).

По-бормановски:

 

- Штурман, приборы?!

- 14!

- Что "четырнадцать"?

- А что "приборы"?

 

[supwgeneral 1]

Цилиндр, 2D, стационар. Критерий сходимости - продувки (4).

 

цилиндр 2D.png

От этого эксперимента и исходил. Такое же получается с моим зданием в 2d постановке.

НО 

Моя задача в 3D постановке. И влияния завихрения создаваемого кровлей должно явно отразиться на завихрениях создаваемыми периметром здания. 

Согласно рекомендации:

Попробуйте повторить следующий численный эксперимент: берете RANS-модель и грубую сетку. Предположительно на очень грубой сетке получаете стационарное решение(но решаете во времени). Мельчите сетку и перерешиваете (без всякой адаптации). Хвост начинает вилять с определенной частотой (решение выполняйте во времени, URANS). Еще мельчите сетку. Частота виляния хвоста будет снижаться, размер вихрей увеличиваться. Частота асимптотически стремится к нулю по мере измельчения сетки.

 

Поставил задачу на 180 сек. физического времени, т.к. используя предварительно 2d постановку  вихри начали появляться после 115-120 сек.

 

Но от адаптивной сетки не отказался в ввиду того что она помогает экономить количество ячеек там где они мне не интересны. От глобальной адаптации отказался. Создал локальную полусферу вокруг здания 40м в диаметре с изначальным дроблением 0. Полуцилиндр для "хвоста", который начинается с середины здания (полусферы) и доходит до конца расчетной области, того же диаметра. В адаптации задал следующие параметры:

• Для полуцилиндра дробление 2 уровня
• Для полусферы дробление 3 уровня

Расчет идет со вчерашнего вечера с перерывами на охлаждение компа=)

 

Параметр Значение
Статус… Расчет
Ячейки 394,842
Ячейки в текучей среде 349,111
Ячейки в твердом теле 45,731
Частичные ячейки 31,715
Итерации 2,844
Последняя итерация завершилась 13:36:11
Процессорное время на последнюю итерацию 00:00:18
Продувки 8.12467
Итераций на 1 продувку 357
Процессорное время 15 : 45 : 14
Оставшееся время расчета 17 : 29 : 31
Физическое время 136.934 s
Текущий шаг по времени 0.0446846 s
Запустить на ADMIN-PC

 

P.S.

Уважаемый piden, господин ccc44 явно хотел сказать о критерии завершения расчета. Да и по количеству продувок у меня так же выходило, что 4 вполне достаточно для установления стабильной частоты колебания "хвоста"  для моего "прямоугольничка"  =)

Изменено 17 февраля 2016 пользователем supwgeneral

[supwgeneral 1]

меня немного смущает эта цитата из справки:
 

 

Стационарные задачи решаются методом установления решения во времени с использованием локальных шагов по времени. Это значит, что шаг по времени определяется отдельно для каждой ячейки сетки, т.е. с учетом параметров течения, рассчитанных в каждой ячейке. При решении нестационарных задач шаг по времени во всех ячейках одинаковый и определяется Flow Simulation автоматически исходя из рассчитанных параметров течения во всей расчетной области.

 Правильно ли сказать что для стационарного решения в крупных сетках шаг по времени больше чем в мелких и из-за этого "пропускается" момент увеличения энергии левого потока над правым (или наоборот)?
А для нестационарного получается, что мелкая сетка "тормозит" крупную или как то так?

 

П.С. 

В предыдущем сообщении забыл указать.

 

старт 8 сек, потому что приблизительно в это время фронт сталкивается с зданием 

Изменено 17 февраля 2016 пользователем supwgeneral

[ccc44 53]

По-бормановски:

[soklakov 1 475]

Цилиндр, 2D, стационар.

В стационаре дорожка Кармана? И расчет сошелся? Это как? Псевдотранзиент? Тогда уж лучше просто транзиент, хоть время реальное будет.

 

Тогда во времени можно будет пофиксить частоту срыва. И вот получится ли изменение этой частоты с дальнейшим измельчением сетки(например до 50000 ячеек)? (у меня получалось. правда, давно)

 

Но от адаптивной сетки не отказался в ввиду того что она помогает экономить количество ячеек там где они мне не интересны.

Я пытался донести мысль, что не там копаете. Корректировкой сетки  проблема  не решается.

 

НО! Вас интересуют средние величины, а не частота срыва вихрей. Поэтому Вам вся эта лабуда неактуальна. Значение Cdrag должно плюс минус сходиться для всех кейсов. У Вас сходится? (кажется, я повторяюсь)

Хм... машинная вязкость?...

Сейчас не вспомню точно. Мы копались тогда в уравнениях. Суть в том, что при осреднении по Рейнольдсу (в transient) было какое-то слагаемое, которое по мере измельчение сетки все увеличивалось и увеличивалось. Это было ясно не по факту расчетов, а из теоретических выкладок.

 

В книжках Волкова и Емельянова периодически подчеркивается бессмысленность и беспощадность URANS вообще.

[ccc44 53]

В стационаре дорожка Кармана? И расчет сошелся? Это как?

Кто сказал что это дорожка Кармана?

Это картинки, полученные в окне "Solver" , аналогичные видео, представленным ТС в первом посте.

Если включить нестационар - течение будет симметричным независимо от количества ячеек - как и положено (Re=100000).

Таковы реалии FlowSimulation.

[Degen1103 25]

Если включить нестационар - течение будет симметричным независимо от количества ячеек - как и положено (Re=100000).

 

 

Кхм... поясните, пжл, в каком смысле "как положено".

[ccc44 53]

Кхм... поясните, пжл, в каком смысле "как положено".

Регулярная дорожка Кармана образуется на цилиндре в диапазоне чисел Re примерно от 100 до  10000. При больших Re она распадается в хаотичный,  но симметричный след. Картинки можно посмотреть вот здесь.