翼型动态模拟，出现的有意思现象

hang719

   自编的程序计算翼型动态特性，出现的奇怪现象。
  来流条件：压强、密度等取海平面
  Ma：0.6
  Re：4.8 *10^6
  平均迎角：2.89
  振幅：2.41
  缩减系数：0.0808

动图表示3个周期的运动。





结果自然是不对的，可以明显的看到，涡沿着上翼面运动，估计没有经验不会知道有什么问题，不妨先猜猜看出现什么问题了。

hang719

     看来人不是很多吗，先看看网格。

      第一层网格厚度 1.0E-5，y+≈2，结构网格30层，翼型上有131个点，网格分辨率还是不错的。话说按照这个样子，捕捉到涡木的问题啊。

     

hang719

    湍流可以采用  1-无湍流  2-SA  3-SST，猜测看是选了哪种情况进行的计算，才出现上面的结果？答案呼之欲出了

hang719

其实，问题就出在没有选取湍流模型，网格质量足够，网格提供的耗散不足。但是又忽略了湍流，导致粘性耗散也不足，所以这些扰动就耗散不掉，出现了非物理涡。

加上SA或者SST湍流模型，结果和实验就基本吻合了。

hang719

  当然，如果选用粗的网格，不加湍流模型也是可以的，得到的结果也还不错，这是因为此时网格耗散也足以抹平扰动波了。

下面来测试一下，这是较粗的非结构网格：




不加任何湍流模型，计算结果如下：

流浪的风2222

鼓掌，

onesupeng

你怎么判定加湍流模型就对，不加就不对？和实验大致接近就对，不大致接近就不对呢？另外，如果没有实验结果怎么办？如果实验测量不对怎么办？

PS：湍流不是因为加了湍流模型才有的。加湍流模型的目的，是想在较粗的空间/时间网格上，近似模拟湍流的“效应”

hang719

onesupeng 发表于 2015-11-17 08:47
你怎么判定加湍流模型就对，不加就不对？和实验大致接近就对，不大致接近就不对呢？另外，如果没有实验结果 ...

一般都是先对照实验进行数值仿真，看看结果和实验差多少。如果没有实验结果对照，没人敢信你的结果。
CFD计算，都是有许多公认的标准算例的，用这些标准算例来确保你的算法没错。

谁都知道湍流是自然产生的，你不加湍流模型，网格又把湍流给滤掉了，不就相当于没湍流了吗。

onesupeng

hang719 发表于 2015-11-17 17:30
一般都是先对照实验进行数值仿真，看看结果和实验差多少。如果没有实验结果对照，没人敢信你的结果。
CF ...

“其实，问题就出在没有选取湍流模型，网格质量足够，网格提供的耗散不足。但是又忽略了湍流，导致粘性耗散也不足，所以这些扰动就耗散不掉，出现了非物理涡。

加上SA或者SST湍流模型，结果和实验就基本吻合了。”

你的原话

hang719

onesupeng 发表于 2015-11-17 18:31
“其实，问题就出在没有选取湍流模型，网格质量足够，网格提供的耗散不足。但是又忽略了湍流，导致粘性耗 ...

这段原话是我说的，是我根据这次仿真结果的分析。如果有问题，请不吝赐教。

onesupeng

不敢不敢，我只是在想其中的矛盾。比如如何判定那个是“非物理涡”

hang719

onesupeng 发表于 2015-11-18 04:17
不敢不敢，我只是在想其中的矛盾。比如如何判定那个是“非物理涡”

其实，我一开始也跟你想的差不多，这些涡是不是非物理的，我也不知道。
给你看一张图


这个是动态过程的某一运动时刻的流线图，可以看到这些涡伴随着回流现象，这里运动的迎角比较小，按理说应该还是附着流，不会分离的，这是第一个推测依据。粘性是涡产生的一大原因，也是耗散掉涡的一大要素，或许是网格比较密，能够允许较大尺度的湍流产生，但是计算中又不用湍流模型，相当于很粗糙的直接数值模拟，但是关键在于，还有大量尺度的湍流被忽略了，所以湍流粘性应该不够，这是第二个依据。
最终，我推测这些涡应该是非物理的。其实最主要的依据还是，出现非物理涡了，求解器震荡收敛差，结果与实验差太多，嘿嘿，有点事后诸葛亮了。

onesupeng

hang719 发表于 2015-11-18 12:58
其实，我一开始也跟你想的差不多，这些涡是不是非物理的，我也不知道。
给你看一张图

我再抬一次杠。

“按理说应该还是附着流”，哪个理？

关于非物理涡的解释，我们闭着眼睛假定一下，现在的网格不够直接数值模拟，而且网格耗散不够；好，加密网格达到直接数值模拟了，网格耗散性越弱了，会是什么结果呢？会不会非物理涡更嚣张了，然后跟试验结果越远了呢？

hang719

onesupeng 发表于 2015-11-19 06:01
我再抬一次杠。

“按理说应该还是附着流”，哪个理？

翼型如果要出现气流分离，一般都得是大迎角，这里的数值实验迎角比较小，我也没用说绝对，只是推测。
如果能直接数值模拟，网格耗散那都不重要，此时网格能够捕捉到所有湍流特性，并不会像较粗网格那样，忽略掉湍流粘性。

zhujiejie

就个人理解，出现这些现象与流动分离和湍流相关，在密网格下不加湍流模型，捕捉到了分离现象，但是，二维模拟无法模拟真实三维湍流，可认为模拟到的涡是非物理的。而在粗网格下，数值耗散大，未能捕捉到这些小的分离流动。加入湍流模型，模化了湍流的耗散，也会抑制分离