湍流模擬方法
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2016-03-10
湍流模擬方法的視頻教程
ABAQUS裂紋專題系列（多種裂紋模擬方法以及方法的多種實(shí)現(xiàn)形式）
希望此視頻的學(xué)習(xí)，能夠讓大家快速掌握各種模擬裂紋的方法，以便在文章、工程中找到適合自己的方法，也希望大家能夠提出寶貴意見，我們一起探討、一起進(jìn)步。
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準(zhǔn)靜態(tài)拉伸模擬及提取期刊論文曲線參數(shù)方法、層狀復(fù)合材料拉伸模擬
本視頻是為了讓更多學(xué)生對拉伸實(shí)驗(yàn)的模擬有更深入的了解，對Johnson-Cook模型進(jìn)行細(xì)致的講解，方便大家更快的理解，并在abaqus中進(jìn)行詳細(xì)的教學(xué)過程。
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基于ABAQUS用戶子程序UEL實(shí)現(xiàn)相場方法模擬速率與狀態(tài)定律斷層破裂模擬
本系列視頻介紹Abaqus用戶子程序UEL的一個(gè)開發(fā)案例，在其中實(shí)現(xiàn)了相場方法模擬服從速率與狀態(tài)定律中aging law的斷層破裂模擬，適用于abaqus用戶子程序UEL，地震破裂模擬、斷裂相場模擬等方面的快速入門。
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湍流模擬方法的實(shí)例教程
導(dǎo)讀：湍是一種高度非線性的復(fù)雜流動(dòng)，目前已可以通過某些數(shù)值方法對湍流進(jìn)行模擬，本文對各種數(shù)值模擬方法作簡介。
目前湍流數(shù)值模擬方法可以分為直接數(shù)值模擬方法與非直接數(shù)值模擬方法兩大類。
直接數(shù)值模擬
直接數(shù)值模擬（Direct Numerical Simulation，DNS）就是直接對瞬態(tài)的Navier-Stokes方程對湍流計(jì)算。由于DNS方法沒有對湍流流動(dòng)作任何假設(shè)與簡化，理論上可以得到精確的計(jì)算結(jié)果。
但這也意味著必須同時(shí)解決整個(gè)范圍的空間和時(shí)間尺度的湍流，由于湍流是多尺度的不規(guī)則流動(dòng)，這就要求對空間和時(shí)間的分辨率需求很高。因此該方法的計(jì)算量大、耗時(shí)長，依賴計(jì)算機(jī)內(nèi)存。
非直接數(shù)值模擬
（1）大渦模擬(LES)
為了模擬湍流流動(dòng)，一方面要求計(jì)算區(qū)域的尺寸應(yīng)大到足以包含湍流流動(dòng)中的最大渦，另一方面要求計(jì)算網(wǎng)格的尺度應(yīng)小到足以分辨最小渦的運(yùn)動(dòng)。
大尺度的渦流對平均流動(dòng)影響較大，各種變量的湍流擴(kuò)散、熱量、質(zhì)量和能量的交換以及雷諾應(yīng)力的產(chǎn)生都是通過大尺度渦流實(shí)現(xiàn)；小尺度渦流主要對耗散起作用，通過耗散脈動(dòng)來影響各種變量。
但是目前，能夠采用的計(jì)算網(wǎng)格最小尺度仍比最小渦的尺度大許多，所以無法對渦進(jìn)行全尺度模擬。
因此大渦模擬應(yīng)運(yùn)而生，大尺度渦流通過N-S方程直接求解，小尺度渦流通過亞網(wǎng)格尺度模型，建立于大尺度渦的關(guān)系對其進(jìn)行模擬。
展開 它給出了流體中湍流動(dòng)量交換和湍流傳遞能力之間的相似性。普朗特?cái)?shù)是流體的固有屬性。
努塞爾數(shù) -流體表面發(fā)生的對流換熱可以通過努塞爾數(shù)來測量。努塞爾數(shù)可以表示為流體表面的無單位溫度梯度。
在 RB 對流系統(tǒng)中，普朗特?cái)?shù)和瑞利數(shù)決定流動(dòng)動(dòng)力學(xué)。此類系統(tǒng)中的湍流熱通量是根據(jù)努塞爾數(shù)來測量的，其對瑞利數(shù)和普朗特?cái)?shù)的依賴性由從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的預(yù)因子給出。
模擬湍流熱通量分布
湍流和傳熱在工業(yè)過程中無處不在。例如，在熱交換器應(yīng)用中，利用了湍流和熱傳輸。在此類系統(tǒng)中，壁的性質(zhì)或紋理影響過程的效率和熱通量分布。
當(dāng)湍流被限制在固體表面時(shí)，邊界層會(huì)在壁附近形成。速度邊界層在壁面附近具有零值，并且在流動(dòng)的核心處達(dá)到相當(dāng)大的值。類似地，溫度從熱（底部）到冷（頂部）溫度變化到流核心的中間溫度。
RB湍流對流中邊界層形成的速度和溫度梯度影響動(dòng)量分布和熱通量分布。有必要對湍流熱通量分布和行為進(jìn)行建模，以進(jìn)一步提高換熱效率和性能。
湍流熱通量傳輸方程是熱交換器系統(tǒng)建模的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。根據(jù)流動(dòng)特性，湍流熱通量傳輸方程中通常存在對流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和壓力-溫度梯度項(xiàng)。通過準(zhǔn)確地模擬湍流熱傳輸，可以預(yù)測所考慮的系統(tǒng)中的平均溫度分布和湍流熱通量分量分布。通過從湍流熱通量模型中獲取知識(shí)可以提高熱傳輸系統(tǒng)的整體精度。
湍流熱通量的動(dòng)力學(xué)
與湍流熱通量分布和行為相關(guān)的動(dòng)力學(xué)需要對湍流熱傳輸系統(tǒng)進(jìn)行建模。Cadence 的 CFD 工具可以通過行業(yè)領(lǐng)先的網(wǎng)格劃分方法、強(qiáng)大的求解器和后處理功能，幫助您對動(dòng)態(tài)流體流動(dòng)系統(tǒng)中的湍流熱通量分布進(jìn)行建模。
展開 參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了后臺(tái)階湍流流動(dòng)的數(shù)值模擬。臺(tái)階高度H，入口距離臺(tái)階4H，出口距離臺(tái)階30H。
計(jì)算域：臺(tái)階高度1m，計(jì)算域長度為34m，高度為9m
物質(zhì)屬性：密度為1kg/m3，粘度為0.0001kg/m-s
邊界條件：入口速度由profile定義
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為6800
計(jì)算設(shè)置
本次計(jì)算為穩(wěn)態(tài)計(jì)算。
物質(zhì)屬性
計(jì)算物質(zhì)設(shè)置為空氣，設(shè)置它的密度等參數(shù)
湍流模型
選擇無粘流動(dòng)
邊界條件
入口邊界條件，速度及湍流參數(shù)由profile文件讀入
profile文件下載地址：https://pan.baidu.com/s/1AaFMcgNXo0k8wQKAFqhm9g 密碼: 5is9
出口邊界采用壓力出口邊界條件
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算域壓力和速度云圖
計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對比
臺(tái)階后壁面上表面摩擦系數(shù)對比圖表
參考文獻(xiàn)
D.M. Driver, H.L. Seegmiller, "Features of a Reattaching Turbulent Shear Layer in Divergent Channel Flow". AIAA Journal,Vol 23, pp. 163-171, 1985
展開 能更好的模擬流動(dòng)分離和再附著。
不適合于模擬復(fù)雜內(nèi)部流動(dòng)。
elliptic blending RSM model + all y+ treatment
能夠捕捉曲率的影響和雷諾應(yīng)力的各相異性。
不同湍流模型的影響和計(jì)算代價(jià)如下圖所示：
湍流模型總結(jié)
4. 后處理內(nèi)容
在該案例中，后處理內(nèi)容如下：
管道壓降
管道壓降的最后100迭代步平均值
速度矢量圖線積分卷積
湍流長度尺度（turbulence lengthscale）和湍流粘度比（turbulence viscosity ratio）
RSM模型的雷諾應(yīng)力云圖
壁面y+云圖
使用field function自定義運(yùn)動(dòng)粘度（kinematic viscosity）、積分長度尺度（Integral Length Scale）、泰勒微尺度（Taylor Microscale）、Kolmogorov 微尺度（Kolmogorov scales）：
相應(yīng)的渦長度尺度如下圖所示：
5. 計(jì)算過程
兩方程模型計(jì)算600迭代步，并取最后100迭代步的管道壓降平均。
RSM模型基于realizable k-ε收斂的結(jié)果再計(jì)算600迭代步。
Realizable k-epsilon模型的收斂性如下圖所示：
EB RSM模型的收斂性如下圖所示：
6. 結(jié)果分析
下面從幾個(gè)方面來對比分析不同湍流模型的結(jié)果。
（1） 湍流模型對流態(tài)的影響
? 相比于RSM模型，Realizable k-ε模型模擬的分離位置靠后。
展開 p2模擬和p3模擬結(jié)果接近，但p1計(jì)算預(yù)測的轉(zhuǎn)棙位置較早，而p2計(jì)算預(yù)測的轉(zhuǎn)棙位置較晚。
圖3 粗網(wǎng)格上p=1,2,3時(shí)的載荷和熱傳遞時(shí)間平均值計(jì)算結(jié)果
圖4顯示了不同階次的計(jì)算結(jié)果在后緣附近兩個(gè)位置處的壓力功率譜密度。隨著階次增加，頻譜范圍更廣并趨近Kolmogorov的-5/3法律。
圖4 監(jiān)控點(diǎn)壓力功率譜密度
圖5顯示了細(xì)網(wǎng)格上當(dāng)前模擬數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和另一個(gè)采用商業(yè)軟件的模擬數(shù)據(jù)之間的對比。所有求解器計(jì)算的等熵馬赫數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，而p3高階模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最接近。
圖5 當(dāng)前模擬、Fluent模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比
4 仿真詳情
l 仿真從p0模擬開始，以便為高階模擬快速建立合理的初始條件；
l 非定常狀態(tài)下p1模擬從p0模擬開始，采用BDF2時(shí)間積分方法，時(shí)間步長為2e-7，運(yùn)用LUSGS解算器，使用了SMOOTH限制器（mid = -2.5和h_width = 1）；
l p2模擬從p1結(jié)果開始，采用BDF2時(shí)間積分方法，時(shí)間步長為5.0e-8，運(yùn)用LUSGS解算器，使用了SMOOTH限制器（mid = -2.0和h_width = 1）；
l p3模擬從p2結(jié)果開始，采用BDF2時(shí)間積分方法，時(shí)間步長為2.5e-8，運(yùn)用LUSGS解算器，使用了SMOOTH限制器（mid = -3.5和h_width = 1）；
l 計(jì)算資源（Intel Xeon CPU E5-2660, 2.2GHz）：
2 P1：116個(gè)CPU核心小時(shí)/單位無量綱時(shí)間，3M自由度/方程；
2 P2：810個(gè)CPU核心小時(shí)/單位無量綱時(shí)間，9.6M自由度/方程；
2 P2：3300個(gè)CPU核心小時(shí)/單位無量綱時(shí)間，22M自由度/方程。
5 參考文獻(xiàn)：
1.
展開 
湍流模擬方法的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
湍流模擬方法的最新內(nèi)容
關(guān)鍵詞：lammps；彎曲，CuAl合金，塑性變形，應(yīng)力集中
彎曲是指材料或結(jié)構(gòu)在受到外力作用時(shí)，沿著其軸線方向發(fā)生形變，從而呈現(xiàn)出弧形或角度變化的現(xiàn)象。這種形變通常由機(jī)械壓力、彎曲試驗(yàn)、復(fù)雜工況中的受力狀況等因素引發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用場景中，彎曲的形式多樣，可表現(xiàn)為均勻彎曲、局部彎曲等多種模式。彎曲的程度主要依據(jù)材料的彎曲角度、曲率半徑以及所受的彎曲力大小來衡量。在較小的彎曲角度和曲率半徑、較輕的彎曲力作用下
該軟件提出了面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工程應(yīng)用的氣液兩相湍流燃燒計(jì)算模擬方法及仿真全流程解決方案。
本視頻集錦內(nèi)容由Ansys技術(shù)專家：董驍、王強(qiáng)、王應(yīng)奇、黎勇校對整理
為了幫助更多工程師深入掌握LS-DYNA的核心技術(shù)，我們特別精選了三大熱門主題上線Ansys數(shù)字資源中心，全面覆蓋LS-DYNA的各仿真應(yīng)用。集錦由15個(gè)來自Ansys DYNAmore近年推出的熱門網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)視頻組成，分為三大主題方向：多種求解器功能及單元算法、前后處理及優(yōu)化、材料模型，所有視頻均配有中文字幕
S-ALE方法模擬帶殼戰(zhàn)斗部的侵爆過程7個(gè)月前
1 簡介
寫在前面，本模型不涉及任何實(shí)際場景，僅分享相關(guān)關(guān)鍵字的使用。
首先明確ALE方法的使用場景及關(guān)注點(diǎn)，流體力學(xué)的流固耦合關(guān)心的是流場的運(yùn)動(dòng)，固體力學(xué)的流固耦合關(guān)心的是結(jié)構(gòu)響應(yīng)，兩者之間有本質(zhì)的差別。
S-ALE（Structured ALE，）算法，以ALE方法為基礎(chǔ)，不僅提高了流體域網(wǎng)格的生成效率，同時(shí)提高了k文件的求解效率。
2 工況介紹
帶殼戰(zhàn)斗部高速運(yùn)動(dòng)過程中侵徹薄裝甲板
[圖片]
氣-液-固三相體系CFD模擬方法：理論框架與應(yīng)用拓展11個(gè)月前
前言
氣-液-固三相流體系廣泛存在于化工、能源、環(huán)境等工業(yè)領(lǐng)域，如費(fèi)托合成漿態(tài)床、流化床反應(yīng)器及礦物浮選過程。由于氣-液- 固三相漿態(tài)體系內(nèi)在機(jī)理的復(fù)雜性，與兩相流模擬相比，基于氣-液-固三相CFD模擬相對不成熟，其計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬一直是多相流領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。下文介紹目前常見的氣-液-固三相體系CFD 模擬方法。
為了簡化處理，Grevskott 等將液相以及固相兩相看作一個(gè)擬均相
基于此，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)氣-液-固三相湍流模擬方法（VOF - RSM - DEM），其中自主研發(fā)的 DEMms 軟件，憑借獨(dú)特的算法架構(gòu)與模擬能力，成為攻克該難題的核心技術(shù)支撐。
創(chuàng)新算法架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)顆粒運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)建模
DEMms 軟件基于離散元法構(gòu)建核心算法體系，深度融合牛頓第二定律與歐拉第二運(yùn)動(dòng)定律，為顆粒的平移與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供精確的動(dòng)力學(xué)描述。
引言
噴霧燃燒是內(nèi)燃機(jī)研究領(lǐng)域中一個(gè)重要且富有挑戰(zhàn)性的課題。本文重點(diǎn)討論柴油噴霧燃燒，其特點(diǎn)是高溫非預(yù)混燃燒。為了加深對內(nèi)燃機(jī)的理解以便更好地對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須考慮詳細(xì)的化學(xué)機(jī)理和TCI（turbulence-chemistry interaction）效應(yīng)。準(zhǔn)確地模擬非預(yù)混噴霧自點(diǎn)火和氧化過程以及污染物排放，特別是多環(huán)芳烴物種的演化過程，詳細(xì)的化學(xué)計(jì)算至關(guān)重要。
許多TCI模型已被應(yīng)用于噴霧火焰的建模
近期許多人在問實(shí)時(shí)高溫條件如何在ls-dyna中實(shí)現(xiàn)，這個(gè)方法在很早以前就有學(xué)者使用過，包括混凝土和巖石，后續(xù)有空會(huì)更新相應(yīng)課程，具體實(shí)現(xiàn)方法如下。
溫度對于花崗巖力學(xué)特性有不可忽視的影響，模擬100℃和200℃下花崗巖SHPB 試驗(yàn)時(shí)必須考慮溫度的作用，借助“隱式-顯式順序求解法”模擬實(shí)時(shí)溫度下花崗巖的沖擊破壞過程。眾所周知，ANSYS 隱式方法能高效的求解靜載問題，而求解瞬態(tài)問題則需要借助顯式方法
<p>對于兩相流模擬，模型主要分為兩大類：高相分?jǐn)?shù)模型和界面捕捉類模型。當(dāng)我們關(guān)注水中的含氣量（氣泡界面及氣泡形狀可忽略），則采用高相分?jǐn)?shù)模型，此模型適用于氣泡特別多的流動(dòng)問題。對于有明確邊界的流體－流體問題，基本需要考慮如何捕捉邊界面。常用的界面捕捉模型包括LS（Level Set）方法和VOF（Volume of Fluid）方法。</p><p>多相流模擬軟件，首先就是針對此類有邊界面的問題。目前主流的商業(yè)
