本算例來自《ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual》中的VMFL016:Turbulent Flow in a Transition Duct
一個出口(INLET),入口速度為1 m/s,一個出口(OUTLET),其余為壁面。
流體的物性參數為:
密度:1 kg/m3
粘度系數:5.13×10-6kg/(m·s)
本算例采用LRR雷諾應力模型進行計算
首先進行建模操作,任何建模軟件均可,本算例采用ICEM直接建模,生成網格,縮放網格,然后利用OpenFOAM下轉化網格,划分完成的網格如下:
接下來轉入OpenFOAM的操作:
首先新建一個文件夾,名字任取,用來作為算例文件夾,本算例中我將該文件夾命名為:transition_duct
然后進入OpenFOAM的安裝目錄,將安裝目錄下的motorBike算例(我的目錄為/opt/openfoam5/tutorials
/incompressible/simpleFoam/ pipeCyclic)下的0文件夾、constant文件夾和system文件夾拷貝到transition_duct文件夾下,然后將0.org文件夾重命名為0,刪除該文件夾下的不需要的文件和文件夾
在system目錄下刪除下面截圖中的文件
然后我們將剛才我們生成的.msh網格拷貝到transition_duct文件夾下。在算例文件夾下打開終端,由於是三維模型,我們輸入fluent3DMeshToFoam命令(本算例也可以使用fluentMeshToFoam來實現網格轉換):
我們打開constant文件夾下的transportproperties文件,內容修改如下:
接下來,修改turbulenceProperties文件的內容如下:
轉入0文件夾
p文件當中的內容如下:
U文件當中的內容如下:
epsilon文件當中的內容如下:
新建一個名稱為R的文件
R文件當中的內容如下:
說明一下:
假設為各項均勻湍流,所以對於雷諾應力,對角線上的值取(k為湍流強度),非對角線上的元素設置為0。由於雷諾應力是二階對稱張量,本來應該存在9個元素,但是由於其對稱性,其實只有6個獨立元素,OpenFOAM就存儲這6個獨立元素來節省內存。
R文件中
實際上應該表示為:
接着我們設置system文件夾下的controlDict文件:
fvSchemes文件修改如下:
fvSolution文件修改如下:
由於我安裝了PyFoam來實時輸出殘差,所以在終端中輸入pyFoamPlotRunner.py --clear simpleFoam開始計算:
等到計算結束
速度雲圖
我們計算壓力系數來與實驗數據進行對比
對於壓力系數的定義:
根據參考文獻《Experimental Investigation of Turbulent Flow Through a Circular-to-Rectangular Transition Duct》,文獻中取x=-1處的壓力,速度為參考
本算例中x=-1處的平均壓力為:0.0722375Pa,平均速度為1m/s
然后我們在ParaView當中自定義壓力系數
由於我們是Station 5(根據文獻為x=4位置)壁面的壓力系數
我們選擇出現的這個xy圖,然后
即可以csv格式將數據導出
軸線方向的壓力系數的數據可用Plot Over Line導出
計算結果是實驗結果對比: