为什么非定常湍流流场也可以采用时间平均法或非均匀流场可用空间平均法

onesupeng

楼主估计急了，问个问题没人答就罢了，还扯得那么远，哈哈

coolboy

原帖由 onesupeng 于 2012-10-24 02:06 发表

                               
登录/注册后可看大图

不服么？不服你把你做的LES、RANS的JFM、POF文章帖出来？虽然有文章并不代表什么，但至少说明你做过。“你”泛指，不要对号入座！

这段挺逗的，使我想起了曾经读到的一个“上海女人掼派司”的故事：


上海女人比证件(ZT)

上海有一家报纸叫“新民晚报”，深得当地凡心，因为每每登些热闹有趣的故事。有一回是两个上海女人喷口水的故事，叫“掼派司”，意为比证件----那时还是全民讲学历的年代。话说两个上海女人挤上了公交车，磕磕碰碰之后等脚跟立稳了，开始口角。
　　一个说：“侬格乡巴佬，挤来挤去，会乘车吗？”
　　另一个说：“也不看看你的衣服，还来冒充阿拉上海人！”
　　于是两个开始比起衣服的价格，商店的档次来，针锋相对不分胜负之后，一个悉悉索索，忽然从口袋里摸出一张学生证来，喝道：
　　“阿拉是交大的大学生！侬是什么东西？”
　　不料另一个奋力掂起脚跟，露出胸前的一只红校徽，回道：
　　“阿拉是复旦的研究生，侬这个小瘪三！”  

通流

不错。这个是你coolboy的擅长。

通流

经常，coolboy喜欢曲解别人的话。不过，就是说忽略雷诺应力，也是经常的事情。
流体力学是以应用为背景的学科。从早年的势流理论，到欧拉方程，到NS方程，其实都有他们的用处。也都反映了很多问题的物理本质。其实coolboy想说个什么更严格的理论，最重要一点就是指出在什么时候，有些物理机制变得比较重要了。这样，讨论才会向有意义的方向走。物理概念不是空洞的，而是跟实际问题密切相关的。

onesupeng

有人自己对号入座了啊。

故事很动听，你就把你的东西拿出来嘛，让我实现当小瘪三的愿望，行不？没种！继续讲故事啊。

你要讲流体理论，有相关JFM、POF文章我就相信你至少在形式上可能懂，否则吹牛逼扯淡，母牛公牛见你都会跑，中国式的专家的典型！你要讲大气物理、地球物理，去和USTCSUNL大哥讲，恐怕你讲不过他，你工作拼不过他~

[ 本帖最后由 onesupeng 于 2012-10-24 14:20 编辑 ]

onesupeng

原帖由 通流 于 2012-10-24 12:40 发表

                               
登录/注册后可看大图

经常，coolboy喜欢曲解别人的话。不过，就是说忽略雷诺应力，也是经常的事情。
流体力学是以应用为背景的学科。从早年的势流理论，到欧拉方程，到NS方程，其实都有他们的用处。也都反映了很多问题的物理本质。其实c ...

那么，雷诺方程忽略掉雷诺应力后是什么呢？

onesupeng

不懂，没什么可丢脸的。我承认我有非常多的不懂。因为不懂，所以陌生的概念不清楚的表述我不乱说，该学学，没空学没必要学的拉到。

最最丢脸的是，不懂还装懂，什么都懂等于什么都不懂，万古不变的道理。当是免费给你上课。不要不服，不服就拿出货来！我这人能上能下，小瘪三先戴上，如果你没货就自己拿去

coolboy

原帖由 通流 于 2012-10-24 20:40 发表

                               
登录/注册后可看大图

经常，coolboy喜欢曲解别人的话。不过，就是说忽略雷诺应力，也是经常的事情。
流体力学是以应用为背景的学科。从早年的势流理论，到欧拉方程，到NS方程，其实都有他们的用处。也都反映了很多问题的物理本质。其实c ...

+++++++++++++
Coolboy:
雷诺方程只能在系综平均的假定下才能推出。
时间平均（或空间平均）是系综平均在各态历经下的特例或近似。
各态历经成立的条件是平稳（或均匀）过程。
时间（或空间）平均的尺度以及近似的好坏则同该尺度上平稳过程满足的程度直接相关。
+++++++++++++

雷诺方程在系综平均的假定下推出时并没有也不需要忽略任何东西。这就相当于2*3=6那样是很确定的事。若有人非认为雷诺方程在时间或空间平均的假定下也能再由经忽略一些东西推出，则就相当于说2*3=5再近似成6一样，在工程上行得通，但在逻辑上是有问题的。

你可以不同意我上面的解释，但我的解释及我在[5楼]和[7楼]的回复也并非仅仅是针对你的发言。这就象上面在[5楼]提到对月的发言一样。我认为是“最专业、最给力”，也有人不懂，或认为他是错的。每个人的知识背景不一样，看问题也必然会有差别。

zdong_hn

原帖由 lwd1981 于 2012-10-18 20:37 发表

                               
登录/注册后可看大图

“用非稳态的雷诺平均法来做cfd”，所得到的是平均流动关于时间的演化，也就是过滤了脉动信息后的流动信息随时间的演化。你求解的是RANS方程，因此已经事先就对脉动信息进行了过滤，所以不需要再次求平均。
只有你求 ...

谢谢您的回答。我是CFD的初学者，所以有 可能问的问题会让您见笑。

我暂时不明白的是，大涡模拟，是不是对湍流的脉动空间尺度的大小用滤波函数进行了区分。大的空间脉动怎么处理，小的空间脉动怎么处理，应该都是有的。

那么类似的，对于雷诺平均，是不是对湍流脉动的时间尺度也作了某种区分？如果是，雷诺平均中用到的（类似于大涡模拟中的滤波函数）区分不同时间尺度脉动的工具，是不是就是平均值定义时用的时间积分长度，这个时间长度，我们在作CFD仿真时可以设置的吗？有人说雷诺平均值定义时的积分区间，就是URANS计算时设置的时间步，但没有给我详细的说明，我自己觉得不是这样子的。

进一步的，如果我用DNS算出来的结果，想要跟URANS算的结果作对比，是不是该把DNS的结果做时间平均，那么，这个平均的时间长度该是多少了？应该不是随意的把DNS的结果取某参数稳定震荡的几个周期来作时间平均吧。

zdong_hn

原帖由 coolboy 于 2012-10-22 12:40 发表

                               
登录/注册后可看大图

看来很多人即使是用了很久的雷诺方程，但自己其实从没推过，一直是在稀里糊涂地瞎蒙。我再换个方式表述一下上面的一句话：
例如，那些时间（或空间）平均的尺度到底是无限还是有限？若是无限，则很多导数项必须消 ...

谢谢您的回答，我在看wilcox关于雷诺平均的介绍时，让我觉得若时间平均值依然随时间变化，那么原平均值的再平均不等于原平均值，从而脉动值的平均值不为0，从而不能再像作无限长时间平均那样，得出两个量乘积的平均等于他们平均值的乘积 加 脉动值乘积的平均，但是书中URANS方程的得出，依然利用了脉动值的平均等于0的条件。我想应该是我哪里有哦问题，希望您指点，要是不方便的话，您可以推荐些文献或书籍吗，谢谢。

zdong_hn

原帖由 onesupeng 于 2012-10-24 05:43 发表

                               
登录/注册后可看大图

楼主估计急了，问个问题没人答就罢了，还扯得那么远，哈哈

我看到很多帖子中都出现了同样的人，通流老师，周华老师，coolboy，还有科大的孙老师吧。还有4楼的lwd，还有您。好像最后都扯得好远去了。

我想每个人都有长处，我仔细的看了所有的回帖，还是很有收获的，谢谢老师们，前辈们。

zdong_hn

原帖由 onesupeng 于 2012-10-18 20:17 发表

                               
登录/注册后可看大图

实际上是一种滤波~

抛开变量的物理意义，时间t和空间坐标，都只是自变量而已。我想您可以把LES和RANS的异同讲得更详细些，谢谢

coolboy

关于湍流经典（而非近代CFD湍流）理论的世界名著应该是：

Monin, A. S. and A. M. Yaglom, 1971: Statistical Fluid Mechanics: Mechanics of Turbulence. Vol. 1. MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 769 pp.

Monin, A. S. and A. M. Yaglom, 1975: Statistical Fluid Mechanics: Mechanics of Turbulence. Vol. 2. MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 874 pp.


我在下一帖子的[15楼]也提到了这一专著，转载如下：
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
[讨论]量子力学和流体力学有多大联系？
http://www.cfluid.com/bbs/viewthread.php?tid=45337

下一本书的最后一章(Chapter 10)讨论到了这个问题：Monin, A. S. and A. M. Yaglom, 1975: Statistical Fluid Mechanics: Mechanics of Turbulence. Vol. 2. MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 874 pp.

湍流就是不完全确定的流动，故我们要用概率或随机过程来描述研究它。我们不可能、不必要获得随机过程概率的分布函数这一终极（完整）解。我们通过研究各随机物理量（或分量）之间的相关函数（二阶、三阶矩）来了解研究湍流。引入了平稳均匀等假定之后，那些相关函数的计算及和实验比较就变得非常非常简单（如许多分量是零，仅仅是距离的函数而与位置无关等）。当然，对于简化了的相关函数（或含有相关函数的方程）再进行傅立叶变换也会变得简单些。

若知道了某一随机过程的分布函数，则也就知道了该随机过程的所有特性。此外，若知道了某一随机过程的特征函数，则也就知道了它的分布函数(这是因为特征函数是分布密度函数的傅立叶变换)。在一定条件下，这描述湍流随机过程的特征函数的方程刚好与量子力学中的薛定谔方程(表示)相类似。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Monin和Yaglom的专著是由John L. Lumley组织从俄文翻译编辑成英文的。Lumley则又是下一本非常热门的关于湍流基础理论及应用的教科书的作者之一：

Tennekes, H. and J. L. Lumley, 1972: A First Course in Turbulence. The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 300 pp.

这本书中的雷诺方程是在经典的时间平均下推出来的。也正是因为如此，这本书从头至尾所讲的也都是定态湍流问题，时间导数项就一直（几乎）没出现过。
  

[ 本帖最后由 coolboy 于 2013-3-16 05:07 编辑 ]

onesupeng

死读书的危害害死人

湍流具有很强的脉动性，在同一空间点任何两个时刻的测量值都不太可能是相同的。同样，根据某点的值，也不可能预测相似点的值。不过，这些值在时间和空间上的统计平均值具有某种确定的规律。于是有时间平均和空间平均的说法。

严格的讲，时间平均应该在定常湍流中应用，而空间平均应该均匀湍流中应用。不过，你不可能对一个湍流场进行无穷时间的测量，也不可能进行无穷空间域的测量。只能在有限的时间或/和空间域进行。那么，这个时间或/和空间域怎么取？对时间平均，一般的做法是积分时间T，远远小于平均值发生显著变化的时间尺度，而又远远大于湍流脉动周期。假定圆柱绕流的周期为5，而湍流脉动为0.00001，那么时间平均的时间尺度在0.01~0.001的量级，应该是可以接受的。同理可进行空间平均的尺度评估。上述圆柱的例子仅仅是举例说明，实际情况有很多文献能够提供经验或者理论指导。

这里再提一点，学过连续介质力学的人都知道连续介质力学成立的条件，这里的平均和连续介质成立条件的说明有几分相似的地方。

再总结一点，不要死读书，死读书害死人。以为自己翻过两本书，然后就当成真理，到处炫耀，到处扯淡。

对我的论述不认同的，可以指出来，也让我学习。不过读死书的人，我看是翻不到我说的这些东西的了。

onesupeng

前面有人说到忽略雷诺应力的，我第一次听说。假定忽略雷诺应力，那么雷诺平均方程和N-S方程形式、边界条件完全是一样的，也就没有“雷诺平均”的说法。我知道的工程的做法，都是采用某种湍流模式，乱七八糟的这个模型那么方程的就是这么来的。这也是我一直强调实战的原因，科研和教科书是两码事，很多算法嘴巴上说和实际编程序有完全是两码事，单纯的教书匠只能书本说什么就宣讲什么，而具有丰富实战经验的人，一般能根据实际情况进行一定的分析，更具有参考意义。

我猜想某些人说的应该是忽略脉动量方程，因为工程上大多数时候不关心这玩意，而雷诺应力很多时候也完全可以用平均流动进行模化处理。