[转载]非惯性旋转系统稳态求解器simpleSRFFoam的使用

su_junwei

今天探讨一下非惯性单旋转系统求解器simpleSRFFoam的使用。该求解器可以用在旋转坐标系统(如泵)流体流动的稳态计算，可采用rans湍流模型或者层流模型。本次说明，以OpenFOAM-1.6中的mixer算例为例讲解。该算例是个3D算例，一个1/4圆柱，流体从上方流入，从下方流出，内墙随着里面的桨旋转，外墙固定，1/4界面采用周期边界。
求解器位置： OpenFOAM/OpenFOAM-1.6/tutorials/incompressible/simpleSRFFoam/simpleSRFFoam
算例位置：OpenFOAM/OpenFOAM-1.6/tutorials/incompressible/simpleSRFFoam/mixer
可以看到，本求解器并没有在标准的application里面，而是tutorials里面的。这点和其他求解器位置不同。首先看看mixer下的case结构
|--0
|  ｜－epsilon
|   |-k
|   |-nut
|   |-omega
|   |-p
|   |-Urel
|--constant
|   |-polyMesh
|                    |-blockMeshDict
|                    | -bounary
|   |-RASProperties
|   |-SRFProperties
|   |-transportProperties
|---System
                |-controlDict
                |-fvSchemes
                |-fvSolution
从上面文件夹结构来看，该算例和其他算例子无异。各文件的内部的具体内容不再多说，可以参考本站其他关于求解器算例说明。看看该算例和其他的差异。

差异一：速度边界条件的设定
由于采用了相对坐标系统，在边界条件设定的时候有相对和绝对之分。该求解器求的是相对速度，也就是case初始化文件夹0里面的Urel，如果你指定的速度为相对于旋转参考系的速度，则和惯性系里面的指定没有区别，直接给定速度即可。比如
Urel文件中内部墙
    innerWall
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform (0 0 0);
    }
这样指定说明，该速度是相对于参考坐标系的速度，其值为0说明，相对参考坐标系为0，也就是说，该内部墙随坐标系一起旋转。
如果您指定的速度为绝对速度，则采用SRFVelocity边界条件。如，入口速度设定为
inlet
    {
        type            SRFVelocity;
        inletValue      uniform (0 0 -10);
        relative        yes;
        value           uniform (0 0 0);
    }
relative 务必要yes，如果no的话，就变成了相对速度了。这点似乎和我们想法有点出入，这个relative不是说里面的inletVaue是相对值，而是，通过绝对速度inletValue得到相对值。老外的思维就是和我们有点差异。

差异二：旋转的设定
和其他case不一样的地方，是该求解器的算例增加了参考坐标系参数设置字典SRFProperties，下面是里面的内容
//选择旋转类型，OpenFOAM中就这一种，rpm就行了。
SRFModel        rpm;
//-用来指定旋转方向，沿着z轴看顺时针，想反过来转的话就将1变为－1，也就是axis     ( 0 0 -1);
axis            ( 0 0 1 );
//rpm模型系数
rpmCoeffs
{
    rpm             5000;   //旋转速度，每分钟5000转
}


差异三：后处理
由于该求解器求解的是速度的相对值，因此，里面有Uabs输出，这才是真正的速度。然而这个真正速度是相对于非惯性坐标系的绝对速度，要将该绝对速度转化到绝对坐标系，也就是需要作一次坐标系旋转得到惯性系下的速度，然而该求解器是稳态求解器，旋转坐标系统没有意义。该求解器比较适合那种转速特别高的情形，这种情形下，流场最终稳定，可以采用稳态来计算。如果转速比较低，流场会受到旋转几何的影响，采用非稳态似乎更加合适。

转自OpenFOAM研究：http://blog.sina.com.cn/openfoamresearch

OpenFOAM

原帖由 su_junwei 于 2009-11-5 20:09 发表

                               
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差异三：后处理
由于该求解器求解的是速度的相对值，因此，里面有Uabs输出，这才是真正的速度。然而这个真正速度是相对于非惯性坐标系的绝对速度，要将该绝对速度转化到绝对坐标系，也就是需要作一次坐标系旋转得到惯性系下的速度，然而该求解器是稳态求解器，旋转坐标系统没有意义。该求解器比较适合那种转速特别高的情形，这种情形下，流场最终稳定，可以采用稳态来计算。如果转速比较低，流场会受到旋转几何的影响，采用非稳态似乎更加合适。

什么意思呢？这个是个定常solver。

su_junwei

呵呵。 是啊。之所以是个定常的，应此无法实现实际的速度转换，该求解器得到的Uabs并不是相对于惯性系的速度，而是相对于非惯性系的。  要是非定常，还需要作一次Uabs旋转，才能得到实际的相对速度