大涡模拟(LES)基本思想是:紊流的流动是由许多大小不同尺度的旋涡组成,大尺度的涡对平均流动影响较大,各种变量的紊流扩散、热量、质量和能量的交换以及雷诺应力的产生都是通过大尺度的涡来实现的,而小尺度的涡主要对耗散起作用,通过耗散脉动来影响各种变量。因而大涡模拟是把包括脉动运动在内的湍流瞬时运动通过某种滤波方法分解成大尺度涡和小尺度涡两部分,大尺度涡通过N-S方程直接求解,小尺度涡通过亚网格尺度模型,建立与大尺度涡的关系对其进行模拟。 FLUENT大涡模拟的相关知识
用N-S方程描述大涡,用亚格子尺度模型描述小涡耗散和对大涡的反馈,通过在N-S方程中加入附加应力(亚格子应力)表示; 大涡模拟的过程:先把小尺度脉动用滤波的方式过滤,得到大尺度运动的控制方程(滤波后的),再向方程中引入亚格子尺度附加应力项。然后求解N-S方程,在fluent中,有四种亚格子模型:Smargorinsky_Lily模式,Smargorinsky_Lily动力模式,WALE(Wall-adapting Local Eddy Viscosity Model)模式和Kinetic-Energy Transport动力模式;小涡的尺度与滤波有关系,常用的有:谱空间低通滤波,物理空间盒式滤波和高斯滤波。(这部分没看懂,也没找到盒式的资料,希望大虾们给点提示)。大涡模拟对网格要求很高,想得到准确的尾流流场,尽可能采用结构网格; 大涡模拟中关于边界层的处理: (1)对于使用了壁面函数(标准壁面和非平衡壁面),y+一般要求在30到300之间,其中接近30最可取。 (2)对于增强型壁面,y+最好在1以下,the y+ is between 4 and 5 is also acceptable。 (3)不管对于那种壁面函数,y+最好不要落在5~30之间。 (4)查看壁面y+,可以在display -contour-turbulent-wall y plus 下查看。 (5)关于y+的估算,http://geolab.larc./APPS/YPlus/这个网站上有计算公式。 (6)通过加密壁面网格可以使y+减小,最好的方式是通过画边界层。 Y+不是第一层的高度,而是第一层高度的一半,因为现在的Fluent 和 CFX都是利用有限体积法来求解的,这种方法是保存所有中心点的所有矢量值得,所以画网格的时候需要把预计的Y+ 乘以2之后才得到第一层的高度值。 |
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