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Hi Leute,

ich habe mal eine kleine Verständnisfrage an Euch. Im Wesentlichen geht es um den motorbike case den ich mir für meine Zwecke abgeändert habe.

So nun zum Problem im 0 Ordner liegen U, p k, nut und nutilda.
• Wenn ich das Strömungsfeld mit potentialFoam initialisiere bekommt man ein schickes intiales Feld. Zu meiner ersten Frage welche Werte „frisst“ potetialFoam? Ich nehme stark an, dass es sich um die Werte oben im U file bzw. im include Verzeichniss handelt. Das scheint auch so zu sein, denn wenn ich die initial Geschwindigkeit verändere auch ich das initiale Geschwindigkeitsfeld. Nur welche Rolle spielen in der Berechnung k und omega? Werden diese nur verwendet um das initiale Feld aufzusetzen?

• Meine zweite mich total verwirrende Frage ist auf die files nut und nutlida bezogen bzw. die Auswirkung der Wirbelviskosität auf das Geschwindigkeitsfeld. Also wenn ich wie im Tutorial Werte für nutilda am inflow ansetze, dann entwickelt sich das nut / nutilda Feld mit der Geschwindigkeit. Erhöhe ich die Werte verändern sich auch das Verhalten Wirbel hinter dem motorbike sprich U, was irgendwie Sinn ergibt. Gebe ich nun keine Werte vor also nutilda am inflow 0, dann sehe ich im Geschwindigkeitsfeld zwar Wirbel entstehen (hinter dem Motorbike) aber das Wirbelviskositätsfeld bleibt konstant auf null, sprich es passiert nichts. Wie kann es denn sein, dass sich nut oder nutilda sich einerseits auf das Geschwindigkeitsfeld auswirkten wenn ich es initialisiere aber es keine nut / nutilda Veränderung gibt wenn ich es nicht initialisiere aber ich trotzdem Wirbel im Geschwindigkeitsfeld (hinter dem Motorbike) sehe?

Vielleicht kann mir das jemand nochmal erklären wie nut mit U in Verbindung gebracht werden. Soweit ist mir klar dass es sich hierbei um nut also Wirbelviskosität bzw. dem spalartallmares faktor nutilda = fv*nut handelt, und nut auf calculated gesetzt ist also durch nutilda berechnet wird. Aber wie sich das auf das turbulente Geschwindigkeitsfeld auswirkt oder ob ich nut überhaupt vorgeben muss ist mir noch unklar.

Ich würde mich riesig freuen wenn Ihr mir bei meinem Gedankenknoten helfen könntet … Falls es bei der Beschreibung meines Problems Probleme gibt lasst es mich bitte wissen …

VG H

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Hi,

• potentialFoam löst nur eine Poisson-Gleichung, ergo nur U und p sind relevant
  
• nut ist die turbulente Viskosität die nicht andere macht als den Diffusionskoeffizienten im Diffusionsterm erhöht. Nutilda sollte nur mit dem SpalartAllmaras Modell benötigt werden, da dieser Wert mit einer Funktion multipliziert nut ergibt. Da ich ein 1-Parameter-Modell aber nie verwende, hab ich mit nutilda noch nicht gearbeitet
  

Du musst immer zwischen Wirbel und Eddies unterscheiden. RAS sollte uns nur Wirbel zeigen, aber keine turbulenten Eddies; natürlich kann man das Netz wieder so fein machen, dass man alles auflöst aber der Sinn von RAS ist einen ungefähren Wert zu erhalten. Ergo keine feinen Netze. Wird nut erhöht, ändert sich der Impulsaustausch (wird verstärkt), wodurch sich auch das Geschwindigkeitsprofil verändert.

Übrigens, nut = nutilda * fv und nicht anders rum.

Zusammenfassend

nutilda benötigt man nur beim SpalartAllmaras Modell da hier dann nut berechnet wird.

nut wird benötigt um den Diffusionskoeffizienten im Deformationstensor D zu erhöhen. Allgemein ist das die Viskosität des Fluids aber bei Turbulenzen nehmen wir die Boussinesq Hypothese an und sagen einfach, die Turbulenz erhöht die Diffusion. Ergo wir rechnen nicht mit mu_lam sondern mit mu_eff = mu_lam + mu_turb - gleiches gilt natürlich für inkompressible Strömungen, dann haben wir halt nu_eff = nu_lam + nu_turb . wobei nu_turb = nut.

Alle Infos sind in meinem Buch zu finden. Da hab ich die ganze Herleitung gemacht.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

OpenFOAM® Tutorials | Training | Publikationen | Für Anfänger wiki.openfoam.com

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Hi,
Erstmal ein ganz ganz großes DANKE!!! Also dann war ich in meinen Gedanke gar nicht so falsch was die Wirbelviskosität betrifft die Boussinesq Hypothese hatte ich extra nochmals nachgelesen... Aber Dein Satz nut erhöhen verstärkt den Impulsaustauch und hat damit einen Einfluss auf das Geschwindigkeitsprofil bringt mir gerade am aller meisten und scheint meine Vermutung zu bestätigen !!!
Dann macht es Sinn wieso in allen cases die ich laufen lassen habe (die meisten LES - Wale, dynamicKEqn usw.) ich nut immer als skalar Feld bekomme das mehr oder weniger mit den Turbulenzen „matched“, also einen Einfluss auf das Verhalten des Fluides hat.

Dann liegt mein Problem eindeutig am SpallartAllmares Turbulenzmodell sprich am DES. Denn nehme ich nun ein DES egal welches in OpenFoam, das ja RANS als auch LES kann, dann ist das ganze nutilda bzw. das daraus berechnete nut Feld leer oder ganz stupf gesagt in Paraview „blau“.

Nun zu meiner eigentlichen Frage wie kann es dann sein dass wenn nut / nutilda nichts machen, es aber es trotzdem wie in meinen anderen Cases mit (Rans oder LES nur die haben ein nut Feld wie ich es erwarte) zu Strömungsabrisse hinter meiner Struktur gibt? Sollte ich nicht nut / nutilda Werte bekommen die den Turbulenzen entsprechen, also die Turbulenz initiieren aufgrund der Boussinesq Hypothese oder liege ich da jetzt komplett falsch??? 

Vielen vielen Dank nochmals bin gerade dabei DEIN Buch zu lesen um mir mehr Klarheit zu verschaffen…

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Hi,

was ist DES? Ich kenn laminar - was mit der DNS übereinstimmt wobei bei DNS ist oft Turbulenzauflösung gemeint, RANS und LES. DES kann ich gerade nicht zuordnen, ggf. Detached-Eddy-Simulation? Hab ich aber mit FOAM noch nie in Verbindung gebracht, da wie schon des öfteren im Forum erwähnt, ich mit Turbulenzen nichts zu tun hab.

Das nut am Geschwindigkeitsfeld was ändert liegt auf der Hand, wenn man sich die Gleichung anschaut und den mathematischen Termen die physikalische Bedeutung zuordnen kann. Wenn du ein hohes nut hast, dann heißt es das du dort, wenn du bspw. LES verwendest, bestimmt Eddies sehen wirst. Eine höhere Verwirbelung -> höhere Vermischung. Heißt wenn du zwei Gasströme hättest, würden sich die gut vermischen.

Wenn nut sehr klein ist man trotzdem »Abrisse« bekommt, dann ist das keine Turbulenz sondern natürliche Wirbel. Ich verweise mal auf die Von-Kármán-Straße, die keine Turbulenz aufweist. Das sind Wirbel und keine Eddies. Hinter einem umströmenden Objekt trifft man oft auf ein Rezirkulationsgebiet mit Ablösewirbel. Turbulente Eddies sind skalentechnisch aber wesentlich kleiner. 

Die Buossinesq Hypothese nimmt nur den Ansatz, dass Turbulenzen eine Verstärkung in der Vermischung auslösen; also Impuls wird schneller ausgetauscht. Mathematisch gesehen geschieht das durch den Diffusionsterm, der mit einem höheren Diffusionskoeffizienten eben genau das bewirkt. Da in den normalen Gleichungen; ich verweise auf mein Buch, stets mit der kinematischen oder dynamischen Viskosität gerechnet wird, man die Gleichungen aber vom Typ (Aussehen) behalten möchte, verwendet man die Theorie des stärkeren Vermischens. Daher wird einfach zur Grunddiffusion (also zur kinematischen oder dynamischen Viskosität) einfach ein Faktor hinzuaddiert, der aufgrund von Turbulenzen auftritt.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

OpenFOAM® Tutorials | Training | Publikationen | Für Anfänger wiki.openfoam.com

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iddes_1.png iddes_nut_2.png

Hi,
erstmals DANKE! Du glücklicher keine Turbulenz  !!!… naja aber ja Du hast wie immer recht DES – detached eddy simulation in Foam gibt es dafür mehrere solver von Spalartallmares…DES über DDES bis zu IDDES. Ich würde das gerne verwende da es wie im letzten thread ich Fluktationen im Strömungsfeld um meine Struktur bekomme, da es beim snappy immer zu non uniform cells gibt und sich das mit LES überhaupt nicht verträgt. Daher die Idee ein DES zu verwenden, das es RANS und LES verwendet, in Abhängigkeit von der Auflösung bzw. Wandabstand „swiched“ es.
Mir ist es eigentlich egal was ich nehme aber mit LES komme ich nicht weiter bzw. ich bin mir unsicher ob ich es numerisch überhaupt verwenden darf wenn ich nonuniform cells habe (da es Fluktuationen bei starken mesh Veränderungen gibt). Im Grunde genommen könnte ich auch ein RANS nehmen und fein auflösen, wie Du schon sagtest. Wird dann mein nächster Schritt sein, da sollte es nicht zu diesem Problem kommen.
Das mit der Turbulenz / Wirbel ist mir schon klar. Ich bin nur sehr verwirrt warum es in allen anderen Ansätzen ein wie zu erwartendes nut Feld gibt aber bei dem DES halt nicht, was bedeuten würde dass der Strom nicht turbulent wäre (gleich wie in einer vortex street), ich aber eine turbulente Intensität von 22% über uprime etc. erreichen kann und der Strom nicht laminar aussieht (Bild 1) und nut bis auf die Wandfunktionen nichts macht (Bild 2).
Achso habe gerade einen case durch mit RANS (kkLOmega) … und kaum zu fassen nut ist auch leer aber ks /kl/ omega haben Werte also turbulent. Keine Ahnung was da mit dem nut Feld los ist …

Trotzdem Danke das mit deinen Erklärungen hat schon wieder sehr geholfen und JAAAA  ich lese dein Buch über das WE nochmal  …
Best H

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Hi Leute,

also endlich habe ich wieder Werte im nut / nutilda Feld. Das ganze lag daran, dass man nuTilda nicht einfach auf null setzen kann. Mit Werten and den patches habe bis 1e-20 getestet wird das Feld initialisiert und man bekommt Werte. Warum ich das auf null gestellt habe kann ich mir auch nit mehr so recht erklären warscheinlich dass ich dachte dass nut sich aus der Geschwindigkeit ergibt ... Aber keine Ahnung setze jetzt für nut = 0.09 * (k^2/epsilon) wie es häufig nachzulesen ist ... Dann nutilda = nut*0.5 (was ich irgendow im cfd online Forum gefunden habe) ... @ Tobias -> danke für Deine Erläuterungen und Dein Buch lesen hilft extrem weiter (bin noch dran)... DANKE dafür...

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achso Hakten setzen vergessen

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