乱流モデルSpalart-Allmerasの収束性について

[包乾]

皆さま

こんにちは！houkenと申します。

simpleFoamソルバーでRANSモデルの一種であるSpalart-Allmerasを試していますが、nuTildaの設定によって、収束性が大きく異なることがわかりました。具体的には、0/nuTildaのinternalFieldをuniform 0にすると、最初は残差が落ちていきますが、途中からｐの残差がじわじわ上がってきます。試行錯誤で、nuTildaの数値を大きくすれば収束性がよくなることはわかりましたが、これは、数値計算の原理として、なぜ途中からじわじわ上がるかはよくわかりませんでした。

また、自分はsimpleFoamのチュートリアルケースpitzDailyからnutの設定を真似したが、そもそも乱流粘性0/nutをinternalField uniform 0としているのは乱流解析として妥当でしょうか？

もしnutをゼロにするのが正であれば、こちらの議論によればnuTildaはnutに係数をかけた形になるので、nuTildaもゼロにするのが正でしょうか？

（参考：https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/72176-nut-nutilda.html）

勝手で申し訳ございませんが、添付ファイルに今回得られた残差のプロットとケースファイルをアップロードしています。

ご教授の程宜しくお願い致します。

houken

[小南秀彰]

houken様

小南です

boundaryField { } の前に記載されている

internalField   uniform 0;

というのは、ソルバー計算を始める前に場（計算対象の領域）の値の初期設定するコマンドです。

system/controlDict を読むと simpleFoamを使っているので定常計算をしています。

定常計算の場合は、場の初期値は途中の計算が早くなるかなどには影響しますが最終的な答えに影響しません。

流入部と流出部にcyclic境界を設定しているせいかなぁと思いつつ、system/fvShemesを読むと

ddtSchemes

{

    default         Euler;

}

という記載になっていました。

定常計算の場合は

   default         steadyState;

　　※　↑　さきほどタイプミスをしていたので削除したうえで再投稿します。

が正しいはずですので、修正して再計算をしてみてください。

2019年7月4日木曜日 6時18分34秒 UTC+9 houkensjtu:

[nakagawa]

houkenさん

なかがわです。

ケース設定ファイルをチラッと拝見しました。

気になった点があります。

そもそも，対象とされている流れは，乱流なのでしょうか？

blockMeshDictをみると，convertToMetersが0.001となっています。

その上で，channelHeightという変数が0.7625と記述されています。

素直に設定を解釈すると，高さ0.7625mm(=0.7625e-3m)となります。

流速が1m/s，動粘度が1e-5m^2/s程度であれば，

レイノルズ数が1000以下程度では？

遷移域を含めるという意図があるのかもしれませんが，

それにしても，計算対象の空間スケールが小さいように思います。

計算対象は，意図された通りの大きさでしょうか？

なお，小南さんのご指摘点ですが，

simpleFoamのUeqn.Hでは，そもそもddt項が存在しないため，

結果は変わらないのではないかと推測します。

なかがわ 

2019年7月4日木曜日 6時18分34秒 UTC+9 houkensjtu:

[包乾]

小南様：

ddtSchemeについてのご指摘ありがとうございます。一度steadyStateにして再計算してみます。

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[包乾]

なかがわさま

この計算の意図としては、この程度のレイノルズ数で、層流モデルと、各乱流モデルの結果からどのぐらいの差が出るのかを知りたかったです。

また、流速条件のinternalFieldは1m/sとしていますが、実際cyclicの境界条件を与えており、圧力の入り口にfixedJumpを与えているため、収束時の流速は10m/sを超えます。

ただ、この圧力のfixedJumpと速度のcyclic条件の組み合わせは妥当かどうか、検証はされてないので、もし何かアドバイスを頂ければ幸いです。

宜しくお願い致します。

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