小扰动与卡门涡 圆柱绕流为例

nashiong

最近在做一个圆柱绕流的东东，根据经典的理论，在RE大于40的时候，就应该出现卡门涡了，可是奇怪的是，我在计算的时候，在层流条件下，RE为200 （圆柱直径1cm，流速0.02m/s)用非恒定的算法，得到的涡却还是非常的对称，我的计算结果的残差收敛都在1恶0-5的量级 所以很奇怪，为此 我参看了几个人的观点 列在下面 供大家参考
1.来在流体中文网的观点
A 网格问题，靠近圆柱的网格不够密（我的网格应该是没有问题 的）
B 迭代步数的问题：层流问题2000步应该足够了吧 残差的收敛也非常好
C 时间步长的问题：尝试了1s还有0.01s 涡都没有脱卸
d 应该人为的给一些小的扰动，建议的方法一是adaption之后Patch 二是通过UDF定义 （还没有尝试）
2.BOSS给的意见：因为收敛的很好，数值计算的误差不足够以成为扰动，所以没有脱落，建议，人为的加扰动
3.实验室的博士GG： 应该一般不需要人为的加扰动，fluent可以自己完成这个过程
所以现在有一些迷惑，恳请大家指教 在此谢过

flybear2000

Laminar层流计算时候,涡街应该比较容易出现的,f=Sr*U/d,对于你的来流情况,涡街周期3秒左右,你可以设置时间步长0.1秒算算看,不加扰动也可以算出涡街.也注意下边界层

nashiong

恩 我尝试下时间步长0.1S看 不过 既然都试过了1S和0.01S的 都没有出现 0.1S可能出现？ 恩 疑惑有点 我尝试下看看[br][br][以下内容由 nashiong 在 2007年09月25日 11:01am 时添加] [br]
还有一个问题：为什么在层流的时候，fluent这个软件可以自动的出现卡门涡？根据非线性的原理，应该是出现小的扰动才可以的，是不是来自于数值计算所带来的误差 而形成了小的扰动 从而带来了卡门涡 或者说是 fluent这个软件本身会加入一些小的扰动？（应该没有这么神奇吧 哈哈）[br][br][以下内容由 nashiong 在 2007年09月25日 11:03am 时添加] [br]
并且在混合有限分析法里面 一般采用的是在前几秒的时候 对圆柱进行一个小的旋转 从而来实现扰动的加入的 所以 扰动应该是卡门涡产生的一个必要的条件吧 希望大家继续不惜指正

flybear2000

你涡街周期是3秒，你用1秒的时间步长迭代，一个周期相当于只采样3次，可能就很难到涡街，而你采用0.01秒计算,相当于要计算3000时间步长,而每时间步长可能需要迭代20~40步,所以起码得迭代近10万步才能出现涡街,而你只计算了2000步,一般来说时间步长设置为周期的几十分之一比较好.计算好后说声啊.

nashiong

恩 我现在计算出了卡门涡是在RE为200的时候，时间步长还是取得为0.01 秒 但是计算了200个时间步长，相当于2S，这个过程很漂亮，在开始的时候非常的对称，但是二个对称的涡发展到比较大的时候，就好像气球一样 破碎了，那个时候卡门涡开始形成，和BOSS讨论了一下 感觉是 由于我画的这个网格质量比较的好，所以数值误差比较小（暂且把这种误差视为扰动）在流速比较低的条件下，除非涡本身发展到了一个不太稳定的阶段（后面的很大的时候）前面的小的扰动不会引起卡门涡 或者这个现象也可以说明 卡门涡的确是由于前段来流的扰动带来的 为了证明我这个想法 我想还有一个很必要的需要证明的就是 我尝试用UDF强制给扰动 大点的扰动 看是否可以开始就让它出现卡门涡 尝试的成果会第一时间发上来的 我的QQ是178280946 欢迎交流