DES(detached-eddy simulation)方法在壓氣機轉子流場模擬應用的局限性? | 知乎問答精選

 

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DES(detached-eddy simulation)方法在壓氣機轉子流場模擬應用的局限性?

2018年12月11日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 3 ℃ 次

【王大炮的回答(9票)】:

DES的問題竟然沒被邀請。。你們邀請我去回答fluent問題的時候怎麼就邀請地比誰都快

要說DES本身的局限麼。。DES(spalart et al. AFOSR, 1997)本身有grid induced separation(GIS)和log-layer mismatch(LLM)兩個比較大的問題。DDES(spalart et al, theoretical and computational fluids dynamics, 2006),克服了GIS,模型並不複雜但是依舊有LLM。IDDES(Shur et al, Int. J. Heat Fluid Flow, 2008)被spalart等人推薦成為今後的標準DES模型但是因為本身過於複雜,引入太多的經驗公式在裡面,剛出來沒幾年很難說在工程上表現如何(反正我覺得這個模型太不elegant了。。)。我們組的DDES克服了LLM但是因為是剛發表所以還沒有工程應用,分別有兩個版本,前者對應smagorinsky後者對應dynamic smagorinsky (Reddy et al, Int. J. Heat Fluid Flow, 2014. Yin, et al, Phys. Fluids, 2015)。另外DES的網格本身就很難把握,因為網格的好壞直接決定了RANS/LES的switch location,網格可以說從比RANS好一些一直到和LES相當都可以。。但是結果是也隨著網格加密而變化的。有可能DES的正確使用不一定對使用者的能力要求比LES更低。

消除了LLM的DDES,或者說IDDES主要有兩種用法。第一種是當做WMLES,還一種就是入口是RANS profile,也就是DES最初的用法。第二種用法你網格要是沒處理好可能算出來的結果還不如RANS。尤其是一些沒有strong separation的幾何結構,因為一般來講DES是用來算massive separated flow,也就是instability要足夠強。這和DES的基本思想有關,分離前的邊界層是RANS,分離後直接切換成LES,但是這時候LES的區域裡還沒有發展出足夠的渦結構,如果流場本身不具備strong instability(很多用DES算smooth surface separation的算例都會發現reattachment location比實際上要延遲很多),那麼很難說結果可信(一般對於smooth separation,我推薦是給定非定常入口條件當做WMLES來使用)。如果流場本身有strong instability,那麼LES區域可以快速發展出渦結構,DES的結果還是比較不錯的(比如flow over back-facing step)。扯遠了,在壓氣機裡用IDDES似乎不用擔心在這樣的問題,因為週期邊界保證了在入口處有足夠的resolved turbulence。

涉及到壓氣機具體一點的東西,我倒是不瞭解。另外還有個問題就是SA模型似乎在壓氣機裡面不常用?我們組裡用k-omega DDES算過tip gap,結果和LES比較接近了,應該還是可以接受的。

既然是壓氣機應該不考慮傳熱。。有傳熱的情況下對DES來說那個turbulent prandtl number絕對是個坑。。搞了三個多月解決不了溫度曲線的LLM

哪裡沒看明白的或者哪裡需要拓展的就留個言,有手上一大堆圖和說明可以貼。。

【朱輝的回答(1票)】:

因為大部分人不懂DES,而且商業軟件的DES普遍實現地不好。

從原理上來說,用在內流和外流裡的DES沒有本質區別。

我師姐前年博士畢業,博士論文就是用DES計算壓氣機轉子。

標籤:-流體力學 -計算流體力學(CFD)


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