LESの乱流モデルについて

[Sakuma]

OpenFOAM初心者のsakumaです。

OpenFOAM 2.1.xをインストールし，interFoamのダムブレイクの問題をLESで計算してみようと
使えるLESモデルを見ると，

DeardorffDiffStress
LRRDiffStress
Smagorinsky
SpalartAllmaras
SpalartAllmarasDDES
SpalartAllmarasIDDES
dynLagrangian
dynOneEqEddy
homogeneousDynOneEqEddy
homogeneousDynSmagorinsky
kOmegaSSTSAS
laminar
mixedSmagorinsky
oneEqEddy
spectEddyVisc

の１５モデルが使えるようです。しかし，マニュアルを見ると１８モデルが使えるような記述があります。

src/turbulenceModels/incompressible/LESを見ると２０モデル位のソールがあります。

１５モデルしか使えないのは，コンパイル等の仕方が悪いのでしょうか。

よろしくお願いいたします。

[S.kita]

Sakumaさん

S.kitaです。

LESで動くモデルはどうやらここで挙げられた15＋スケール相似則モデル(scaleSimilarity)の
計16個のような気がします。Make/fileを見ると、Smagorinsky2はコメントアウトされていたので、
これを外せば、おそらくSmagorinsky2も指定できると思います。

その他はLESモデルの計算中に呼び出している関数と考えていいのではないでしょうか。
（間違っていたら、どなたかご指摘下さい・・・）

ついでに私もOpenFOAMでLES計算を多用されている方に伺いたいのですが、
実用計算に用いるSmagorinskyモデルというのは”Smagorinsky2”という理解で
いいのでしょうか？”Smagorinsky”は一様等方性乱流解析用・・・でしょうか？

もしご存知の方いらっしゃいましたら、私の質問にも合せてご回答頂けると幸いです。
宜しくお願いします。

[ohbuchi]

こんにちは。
LESPropertiesでLESmodelに存在しないモデル名を指定して、ソルバを起動するとSakumaさんの
書き込みにある候補リストが表示されますので、利用可能なのは15個で、laminarは層流なので
実際は14個です。

コンパイルには何ら問題ないと思います。私はblueCFD-SingleCoreで確認しました。

実用的なLESについてですが、これで決まりというコンセンサスは得られていないのでは
ないでしょうか？

Smagorinskyモデルは単純ですが、定数Cをチューニングする必要がある。
ダイナミックモデルはCを決めてくれるので良いのですが、フィルターの使い方などに
幅がでる。
また、LESはメッシュ分解能を十分にとらなければならず、必然的に時間刻みを小さくする
ことになるので計算負荷が大きく、あまり複雑な問題に用いるのは困難です。
その意味では、DESやSASが実用的と言えます。しかし、検証例が少ないので
黙って使えばいい結果がでるとも言えません。

結局、ご自分で複数のモデルを使って検証してみるしか無いと思います。

尚、Smagorinsky2ですが、現在正しくコンパイルできない様です。
Smagorinsky2::B()の中で、キャストエラーが発生しています。
このため、Make/filesでコメントアウトし、2.1.xで利用できない様になっているのでしょう。

[ONO Hiroki]

小野です。

例えばmixedSmagorinskyモデルは、
SmagorinskyモデルとscaleSimilarityモデルを単純に足し合わせたもので、
コードの上でも、上記2つのライブラリを利用して足し算するだけの単純なものになっています。

また、scaleSimilarityモデルは単独では乱流モデルとして機能しない（NS方程式に安定性を持たせるという意味で）ので、
通常は単独では使用されません。

マニュアルをみると
Smagorinsky
scaleSimilarity
mixedSmagorinsky

はいずれも乱流モデルとして使用可能なように見えますが、実際にはscaleSimilarityモデルはmixed系モデルのための
ライブラリでしかないので単独では使用できません。

また、src/turbulenceModels/incompressible/LES内にある、例えば、
LESModel
genEddyVisc
などは、
それぞれの乱流モデルを載せて動かすためのベースになるクラスですので、乱流モデルそのものではありません。
当然使用可能リストにも出てきません。

私も、決定版はまだないように思います。
なのでSmagorinskyモデルのような、比較的安定性の高いモデルでまず試して、結果をみながら他のモデルと比較検討していくのがいいのかもしれ
ません。
かなり計算期間はかかってしまうと思いますが…

また、一般に言うSモデルですが、Smagorinskyモデルのほうをさすことが多いと思います。
「ますは単純なSモデルで…」というようなニュアンスではSmagorinskyでいいと思います。

ちゃんとソースは読んでないのですが、Smagorinsky2は構造化Sモデルかなにかの、改良型Sモデルの類ではないかと…

[S.kita]

S.kitaです。

ohbuchi様
いつも有難うございます。DES・SASも用途に応じてこれから使っていこうかと思います。
Smagorinsky2をきちんとコンパイルしてみたことがなかったのですが、”訳有り”だったとは
知りませんでした。

小野先生
ご指摘頂き、助かりました。
ScaleSimilarityは単独で選択できるモデルではなかったのですね。。。

まずは”Smagorinsky”の方で単純なものを幾つか流してみようかと思います。

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[Sakuma]

OpenFOAM初心者のsakumaです。

S.kitaさん，ohbuchiさん，小野さん　色々と勉強になりました。
実験結果のあるモデルで色々と試して見ようと思います。
ありがとうございました。