2018-05-16

  • 《COMSOL Mutliphysics基本操作指南和常見問題解答》

  • 最小單元質(zhì)量統(tǒng)計會是一個不錯的判斷方法。通常,我們需要一個大于 0.1 的值。

  • 關(guān)于CFD中的Y+與第一層網(wǎng)格厚度估計
    http://www.sohu.com/a/152884742_739983
    1、為什么會存在第一層網(wǎng)格的問題
    2、Y+的問題
    4、Y+的取值

  • COMSOL動網(wǎng)格調(diào)試

COMSOL內(nèi)置了兩種動網(wǎng)格,分別是Moving Mesh(ALE)和Deformed Geometry(dg)。
兩者設(shè)置很相像,個人認(rèn)為區(qū)別在于坐標(biāo)系:
ALE模式使用材料框架坐標(biāo)系,而DG模式采用幾何框架坐標(biāo)系。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a0a8b5d01017eil.html

我大概說一下關(guān)于邊界層這里的東西,大都是自己理解后的,希望能幫到在邊界層上遇到困難的朋友,寫的不好,輕噴。

首先,為什么會出現(xiàn)邊界層、Y+這些東西,追根究底是因為湍流的數(shù)值求解的需要。先回顧一下湍流數(shù)值模擬的方法,我們只針對Euler方法,其下分為直接數(shù)值模擬(DNS)和非直接數(shù)值模擬。

為什么不用直接模擬,第一,湍流中充滿了各宗尺寸的渦,第二,即使計算機(jī)硬件條件達(dá)到了DNS模擬要求,要精確給出滿足最小尺度量合理的邊界條件和初始條件是不可能的,第三,為了減少耗散和色散,DNS中常采用高階方案離散方案,由此生成邊界條件和處理復(fù)雜集合外形的流動很困難。

那我們只能采用非直接模擬,現(xiàn)在多采用Reynolds平均法,基本不用統(tǒng)計平均法,較少采用LES大渦模擬。而現(xiàn)在多用的k-ε模型,就是Reynolds平均法下的渦粘性模型分支下的兩方程模型下的一種,k-ε模型下又有標(biāo)準(zhǔn)、RNG等分支。

Reynolds在1895年給出的湍流流動時均方程,引入了Reynolds應(yīng)力,為了使湍流時均方程組封閉,就需要建立湍流模型,來把湍流的脈動值和時均值聯(lián)系起來。目前的湍流模型只能以大量的實驗觀測結(jié)果為基礎(chǔ)。

這也就造成了湍流模型有很大的限制,也就是指針對某些區(qū)域有效。比如說標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNG k-ε模型和realizable k-ε模型只對充分發(fā)展的湍流的湍流核心區(qū)才有效,即高Re數(shù)模型。下面說什么是湍流核心區(qū),并由此引入了y+。

對于固體壁面的充分發(fā)展區(qū)域的湍流流動,可以將其分為近壁區(qū)和湍流核心區(qū),我們更關(guān)注近壁區(qū)里的流動。近壁區(qū)又分為:粘性底層、過渡層和對數(shù)律層。大多數(shù)的粘性流體力學(xué)的書都能找到相關(guān)的資料。為了用公式描述粘性底層和對數(shù)律層內(nèi)的流動,這里引入了無量綱速度u+和無量綱距離y+??梢苑从嬎懔黧w力學(xué)的書查找其具體的公式,這兩個值和時均速度、壁面摩擦速度等有關(guān),特別是y+的公式,分子就是y(到壁面的距離)。這樣,就通過無量綱的y+的值的大小,將近壁區(qū)劃分開了。一般認(rèn)為y+小于5為粘性底層,大于300就進(jìn)入湍流核心區(qū)域了,不同文獻(xiàn)對于y+值得劃分不同,但大體范圍一致,因為實際上本來就沒有一個明確的分界面存在。

但是如果如同標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型這樣的模型,只適用于充分發(fā)展的湍流的湍流核心區(qū),那不適用的近壁面區(qū)域怎么辦。其中一種辦法,就是使用壁面函數(shù)來處理,壁面函數(shù)法不對粘性影響比較明顯的區(qū)域(y+較小區(qū)域)求解,而是使用一組半經(jīng)驗公式將壁面上的物理量和湍流核心區(qū)域相應(yīng)的物理量聯(lián)系起來??梢赃@樣理解,我們不需要知道近壁面的流動細(xì)節(jié),只通過一個黑箱子工具將兩邊的值聯(lián)系起來,黑箱子里有什么值我們不知道也不去知道。

到此,應(yīng)該能把邊界層的一些東西說清楚了。
由此你的另外三個問題也就能解答了:
1、在流動參數(shù)不變的情況下,邊界層內(nèi)網(wǎng)格越密所達(dá)到的Y+越小,容易理解,y+的分子就是y,分母不變則y越小y+越小
2、邊界層厚度的選取一定要匹配所選用的湍流模型,例如標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型就不能將邊界層劃分得太密,具體要求的數(shù)值在fluent的幫助文檔里有說明
3、y+公式可以看到,和壁面摩擦速度有關(guān),壁面摩擦速度又和壁面切應(yīng)力有關(guān),也就是說y+和流動參數(shù)是聯(lián)系的,不能再計算前就算出y+的具體值,只能在計算后才能知道。在fluent中y+就是yplus,和查看壓力溫度值是一樣的方法。但在計算前通過預(yù)期的y+值來估算第一層網(wǎng)格的厚度,nasa的估算第一層網(wǎng)格厚度的計算器網(wǎng)址http://geolab.larc.nasa.gov/APPS/YPlus/,可以通過估算第一層網(wǎng)格厚度來得到較為合理的網(wǎng)格,如果計算后顯示y+不合理,再調(diào)整網(wǎng)格重新計算,重新計算沒有捷徑。

另外,在計算區(qū)域幾何較為復(fù)雜和不規(guī)則時,不要試圖將所有的壁面區(qū)域的y+都處理得比較合理,這樣做只會浪費(fèi)大量的時間和精力,把精力放在主要影響區(qū)域的邊界層上,

  • What Kinds of FSI Problems Can COMSOL Multiphysics Solve?
image.png
最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡書系信息發(fā)布平臺,僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

  • 《大氣科學(xué)進(jìn)展》2017年第5期封面圖: 封面中的彩色陰影區(qū)域表示北美洲和北大西洋之間波狀急流內(nèi)的晴空湍流。Pau...
    f78979309384閱讀 265評論 0 0
  • 6.6 隱函數(shù)的微分法 一元微分學(xué),F(xiàn)(X,Y)=0能夠確定唯一的隱函數(shù)y=y(x)存在且可導(dǎo),然后方程兩邊對自變...
    歸處有星火閱讀 929評論 0 0
  • 開始寫點(diǎn)技術(shù)博客,來鞏固下自己的知識,首先從dubbo開始。第一天。 眾所周知,Dubbo是Ali發(fā)布的開源的分布...
    菜凱閱讀 465評論 1 0
  • 1.今日頭條 (1)NLP應(yīng)用研發(fā)工程師 - AI Lab 崗位描述: 1、用戶搜索意圖識別,分詞和詞性標(biāo)注,實體...
    TonyLan閱讀 312評論 0 0
  • 他被兩個彪形大漢帶進(jìn)了一個房間,摘掉黑布后,眼睛對強(qiáng)烈的光線很不適應(yīng)。過了好一會兒,才看清這是一間寬大的辦公室,極...
    武昌魚_閱讀 487評論 2 1

友情鏈接更多精彩內(nèi)容