基于LBM的三维平直通道湍流模拟

Posted by on 11/16/2011 in Highlight, 学术案例 | 25 comments

基于LBM的三维平直通道湍流模拟

三维平直通道内的湍流是湍流研究中的基准问题,常被用来测试直接数值模拟(DNS)和大涡模拟(LES)的模型与代码。

此处采用LBM对三维通道内的湍流进行DNS。流动由压力梯度驱动,对应 Re_c=3300 (或  Re_\tau=180)。

流动达到统计稳定后,瞬时流场的涡结构如左所示;平均法相速度u^+,应力u^+ _ {rms}v^+_{rms}w^+_{rms}(u^'v^')^+如下所示。可以看出,LBM的模拟结果与基准解吻合得很好。需要指出的是,通道中心区域(y^+>100)的偏差并不是由计算引起的,而是由计算区域的尺寸引起的(为了节省计算资源,此处的展向宽度小于Kim的尺寸),这一现象已有文献证实。

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25 Comments

  1. Great! thanks for the share!

  2. 在读本科大四,研究生期间将利用LBM对火箭发动机内流场进行仿真计算,现在还在探索阶段,想具体看一下这个源代码。谢谢!

    • 你的问题和这个case有个本质区别:火箭发动机里面应该是可压缩流动,甚至还要考虑化学反应。

      • 不好意思,现在才看到回复。。。这段时间看了些书,也自己编了些程序。目前我想先从不可压缩流动入手,然后慢慢深入,现在只能算是探索阶段吧,而且将来可能面对超声速的模拟,个人感觉难度很大,压力也很大。最近我在编一个喷管流动的例子,最最简单的,入口速度,然后得到出口的状态,一直编译成功,结果总是错的,很是郁闷。

        • 你的最终目的是做发动机里面流场的模拟,应该说来,在技术上是行得通的.因为可压缩模型也发展了好些年了。

          只是目前,在我所知的范围内,尚无很成熟的可压缩LBM的开源代码,甚至PowerFlow这个商业软件的可压缩部分也还在开发中,呵呵。所以,你确实需要自己做一些工作,但这也使得工作意义更大。

          我曾经做过可压缩LBM模型方面的工作,现在则是做不可压湍流的直接模拟.有机会了,也会把我以前的模型写成开源代码。如果需要的话,欢迎讨论。

          • 嗯,只是更多的是我请教您了,先谢谢了!

  3. 这个LBM-DNS网格多大?计算时间多少?另外能否看一下代码?

    • 1300万网格;16384个处理器跑了24小时,做统计耗时。代码你可以联系我。

      • 谢啦,已发邮件到你QQ邮箱

  4. 请问LBM模拟的流速最大能到多少马赫?

    • 我算过双马赫反射,Ma=10。

      • 对于比较简单的模型比如D2Q9模型呢?

        • D2Q9不能直接算可压缩问题。你需要使用可压缩模型。

          • 恩,我知道,当流速超过0.3马赫,就不能使用不可压模型了。我用这个模型做了一个定常流管的分析,流管入口截面是出口截面的7倍,那么出口流速应该为入口流速的7倍左右。可是模拟出来的结果是,当我设定入口流速为0.01,出口仅有0.04左右,误差很大。不知什么原因?多谢。

          • 你用的D2Q9?听起来你算的结果流量不守恒了。如果可能的话,检查一下你的边界,以及看看网格分辨率是否足够。

  5. 是的,我使用的是D2Q9模型,算出来的确是质量不守恒了,不知可否留一下邮箱?我把我的代码发给您帮我看看。谢谢。

    • 你可以发到stormcfd@googlegroups.com 。

      • 邮件已经发送,请查收,谢谢老师!

  6. 您好,我是一名刚上研一的学生,本科时做过一点LBM的工作。请问您的这个算例与传统的DNS有何优劣,有哪方面的文献可以学习一下。 由于自己编程的经验比较少,能否获得该算例的代码学习一下。谢谢!
    ps:第一次看到你们的网站,感觉很好很有帮助。希望以后能向你们请教,讨论CFD的问题。你们的联系邮箱是stormcfd@googlegroups.com吗?

    • 感谢关注!个人认为,LBM做DNS的最大优势是适合大规模并行、适合复杂几何问题。用LBM算这个算例的文献有十多篇,你可以自己看一看。
      邮箱没错。

  7. 师兄你们好~
    我是何老师这边的新入学的学生,何老师想让我摸一下LBM,希望您能够给予帮助和教诲。我现在手头有两本书,一本是咱们课题组的书,一本是郭照立老师的书,现在处于最初摸索阶段,希望能够参考你们程序的源代码来辅助学习,多谢师兄!
    我的邮箱是15229228012@126.com.
    Many thanks and best regards.

  8. 王老师,徐老师您们好,可以给我发一下这个算例的代码吗?谢谢!

  9. 您好能不能给一个大涡湍流的源代码1165974260@qq.com谢谢

  10. 老师您好,想请教一下这个三维Channel Flow的具体流向、法向、和展向的计算域和网格量,我参考Succi的256*128*128感觉和您这个差距好大哦,而且统计的结果也不好,想问问您的具体参数设定,麻烦您了

    • 文献中有多种尺寸,我取的 Lx:Ly:Lz = 12:2:1, y方向上180个lattice,均匀网格。 可以参见 doi.org/10.1016/j.resp.2013.12.009 里的图2, 以及相应参考文献。

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