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Moin,

ich hätte noch eine Frage. Diesmal bezüglich Wandrauigkeiten.
Welche Möglichkeiten habe ich in OF Wandrauigkeiten einzufügen?

In meinem Fall möchte ich eine eingebundene Geometrie (Zylinder) mit Rauigkeiten versehen, um die Auswirkungen der Rauigkeiten auf die entstehenden Kräfte zu untersuchen.

Am besten wäre es natürlich, wenn man lediglich die absolute Rauigkeit oder das k/D-Verhältnis (absolute Rauigkeit/Durchmesser) angeben müsste. Aber das es so simpel ist bezweifel ich..

Grüße - Lukas

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Hallo Lukas,

ich weiß nicht ob ich mich jetzt irre aber du kannst dir die Files mut, nut, alphat etc. (glaub eines der ersten beiden - je nach Löser) anpassen.
Soweit ich weiß gibt es dann dort auch Funktionen mit denen du die Oberflächenrauigkeit definieren kannst.

Thomas Tian hat mir damal da was gesagt aber das hab ich leider schon wieder vergessen   

Die Files nut, mut, ... werden von OpenFOAM (sofern nicht im 0 Ordner vorhanden) selber erstellt. Diese würde ich vom ersten erstellten Zeitordner kopieren und dann deine RB für die entsprechenden Wände umdefinieren. Hab OpenFOAM hier nicht zur Verfügung sonst könnte ich das kurz testen.

Vllt ergibt sich heute Abend Zeit um das kurz zu testen.

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Grüße Tobias Holzmann

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Dürfte für dich sehr interessant sein (so auf die Schnelle):

cfd-online.com

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Danke erstmal.
Soweit ist mir das schon bewusst.

Aber zum Beispiel bei einer nut-Datei:

Code:

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17 
18  dimensions      [0 2 -1 0 0 0 0];
19 
20  internalField  uniform 0;
21 
22  boundaryField
23  {
24      movingWall
25      {
26          type            nutkWallFunction;
27          value          uniform 0;
28      }
29      fixedWalls
30      {
31          type            nutkWallFunction;
32          value          uniform 0;
33      }
34      frontAndBack
35      {
36          type            empty;
37      }
38  }
39 
40 
41  // ************************************************************************* //

---

Vielleich habe ich mich gerade nicht präzise genug ausgedrückt. Mein Frage ist, wie ich die Rauigkeit genau in dieser Datei definiere.
Worauf bezieht sich in diesem Beispiel der "value" von zum Beispiel "fixedWalls"?
Wird dieser Wert auch mit [m²/s] angegeben, wie oben in den dimensions angegeben?
Falls ja, wo wäre der Zusammenhang zu der Rauigkeit?

Und die Seite CFD-Online kenne ich auch 
Ich kann aber leider zurzeit nicht auf diese zugreifen.

Grüße - Lukas

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Hallo,

in meiner OF-Version kann ich für nut folgende Randbedingungen setzen:

Code:

---

101
(
MarshakRadiation
MarshakRadiationFixedTemperature
advective
alphatJayatillekeWallFunction
atmBoundaryLayerInletEpsilon
buoyantPressure
calculated
codedFixedValue
codedMixed
compressible::thermalBaffle1D<hConstSolidThermoPhysics>
compressible::thermalBaffle1D<hExponentialSolidThermoPhysics>
compressible::turbulentHeatFluxTemperature
compressible::turbulentTemperatureCoupledBaffleMixed
compressible::turbulentTemperatureRadCoupledMixed
cyclic
cyclicAMI
cyclicSlip
directionMixed
empty
energyJump
energyJumpAMI
epsilonLowReWallFunction
epsilonWallFunction
externalCoupled
externalCoupledTemperature
externalWallHeatFluxTemperature
fWallFunction
fan
fanPressure
fixedEnergy
fixedFluxPressure
fixedGradient
fixedInternalValue
fixedJump
fixedJumpAMI
fixedMean
fixedPressureCompressibleDensity
fixedUnburntEnthalpy
fixedValue
freestream
freestreamPressure
gradientEnergy
gradientUnburntEnthalpy
greyDiffusiveRadiation
greyDiffusiveRadiationViewFactor
inletOutlet
inletOutletTotalTemperature
kLowReWallFunction
kqRWallFunction
mapped
mappedField
mappedFixedInternalValue
mappedFixedPushedInternalValue
mixed
mixedEnergy
mixedUnburntEnthalpy
multiphaseFixedFluxPressure
nonuniformTransformCyclic
nutLowReWallFunction
nutTabulatedWallFunction
nutURoughWallFunction
nutUSpaldingWallFunction
nutUWallFunction
nutkAtmRoughWallFunction
nutkRoughWallFunction
nutkWallFunction
omegaWallFunction
oscillatingFixedValue
outletInlet
outletMappedUniformInlet
partialSlip
phaseHydrostaticPressure
processor
processorCyclic
rotatingTotalPressure
sliced
slip
symmetryPlane
syringePressure
timeVaryingMappedFixedValue
totalFlowRateAdvectiveDiffusive
totalPressure
totalTemperature
turbulentHeatFluxTemperature
turbulentInlet
turbulentIntensityKineticEnergyInlet
turbulentMixingLengthDissipationRateInlet
turbulentMixingLengthFrequencyInlet
uniformDensityHydrostaticPressure
uniformFixedValue
uniformJump
uniformJumpAMI
uniformTotalPressure
v2WallFunction
variableHeightFlowRate
wallHeatTransfer
waveSurfacePressure
waveTransmissive
wedge
wideBandDiffusiveRadiation
zeroGradient
)

---

Für dich wahrscheinlich zutreffend:

Code:

---

nutURoughWallFunction
nutkAtmRoughWallFunction
nutkRoughWallFunction

---

Zum ersten nutURoughWallFunction

Code:

---

Description
    This boundary condition provides a turbulent kinematic viscosity condition
    when using wall functions for rough walls, based on velocity.

    myPatch
    {
        type            nutURoughWallFunction;
        roughnessHeight 1e-5;
        roughnessConstant 0.5;
        roughnessFactor 1;
    }

---

Zum zweiten nutkAtmRoughWallFunction

Code:

---

Description
    This boundary condition provides a turbulent kinematic viscosity for
    atmospheric velocity profiles.  It is desinged to be used in conjunction
    with the atmBoundaryLayerInletVelocity boundary condition.  The values
    are calculated using:

        \f[
            U = frac{U_f}{K} ln(\frac{z + z_0}{z_0})
        \f]

    where

    \vartable
        U_f | frictional velocity
        K  | Von Karman's constant
        z_0 | surface roughness length
        z  | vertical co-ordinate
    \endvartable

    \heading Patch usage

    \table
        Property    | Description            | Required    | Default value
        z0          | surface roughness length| yes        |
    \endtable

    Example of the boundary condition specification:
    \verbatim
    myPatch
    {
        type            nutkAtmRoughWallFunction;
        z0              uniform 0;
    }
    \endverbatim

---

Zum dritten nutkRoughWallFunction

Code:

---

   
      This boundary condition provides a turbulent kinematic viscosity condition
    when using wall functions for rough walls, based on turbulence kinetic
    energy.  The condition manipulates the E parameter to account for roughness
    effects.

    Parameter ranges
    - roughness height = sand-grain roughness (0 for smooth walls)
    - roughness constant = 0.5-1.0

    \heading Patch usage

    \table
        Property    | Description            | Required    | Default value
        Ks          | sand-grain roughness height | yes    |
        Cs          | roughness constant      | yes        |
    \endtable

    Example of the boundary condition specification:
    \verbatim
    myPatch
    {
        type            nutkRoughWallFunction;
        Ks              uniform 0;
        Cs              uniform 0.5;
    }
    \endverbatim

---

Mehr kann ich jetzt nicht mehr tun 

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Grüße Tobias Holzmann

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Super!
Vielen Dank für die Mühe, das hilft mir auf jeden Fall schonmal weiter 

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Vielleicht noch etwas Allgemeines:
Mit welchem Befehl konntest du alle Randbedingungen für 'nut' herausfinden?
Und die Beschreibungen hast du wahrscheinlich einfach den .H-Dateien entnommen, oder?

Grüße-Lukas

[Diese Nachricht wurde von Luke92 am 28. Nov. 2013 editiert.]

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Um alle RB herauszufinden gibt man einfach "nonsence" in die RB ein. Da diese RB nicht existiert, gibt OF dir den Fehler aus und dann gleichzeitig alle verfügbaren RB.

Nennt sich auch Banana-Trick:

http://openfoamwiki.net/index.php/OpenFOAM_guide/Use_bananas

Die Beschreibungen sind - wie du richtig liegst - in den Header-Dateien.
Falls nichts angegeben ist, muss eben der Code  verstanden werden.

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Grüße Tobias Holzmann

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Hallo,

nach ein paar Jahren lasse ich das Thema hier einmal wieder aufleben :-D

ich habe ein wenig mit deinen Randbedigungen rumprobiert. Die 3 verschiedenen Versuche und die dabei auftretenden Probleme/Fehlermeldungen habe ich einmal zusammengefasst:

1. Bedingung:

boden
{
type nutURoughWallFunction;
      value              uniform 0.8;
}

Fehlermeldung:

--> FOAM FATAL IO ERROR:
keyword roughnessHeight is undefined in dictionary "/home/ubof/OpenFOAM/ubof-2.3.1/run/01_michael/Forschung/01_Plausibilitaetsversuch_reibung/01_inter/0/nuSgs.boundaryField.boden"

file: /home/ubof/OpenFOAM/ubof-2.3.1/run/01_michael/Forschung/01_Plausibilitaetsversuch_reibung/01_inter/0/nuSgs.boundaryField.boden from line 39 to line 40.

    From function dictionary::lookupEntry(const word&, bool, bool) const
    in file db/dictionary/dictionary.C at line 437.

FOAM exiting

2. Bedingung:

boden
{
Type nutURoughWallFunction;
roughnessHeight 1e-5;
roughnessConstant 0.5;
roughnessFactor 1;
}

Fehlermeldung:

--> FOAM FATAL IO ERROR:
Essential entry 'value' missing

file: /home/ubof/OpenFOAM/ubof-2.3.1/run/01_michael/Forschung/01_Plausibilitaetsversuch_reibung/01_inter/0/nuSgs.boundaryField.boden from line 43 to line 46.

    From function fvPatchField<Type>::fvPatchField(const fvPatch& p,const DimensionedField<Type, volMesh>& iF,const dictionary& dict,const bool valueRequired)
    in file /home/openfoam/OpenFOAM/OpenFOAM-2.3.1/src/finiteVolume/lnInclude/fvPatchField.C at line 148.

FOAM exiting

3. Bedingung:
boden
{
          type            nutkWallFunction;
        value          uniform 0.5;
}

Rechnet ohne Fehlermeldung

Jetzt kann ich leider nicht nachvollziehen, wieso er mir das in den anderen Fällen nicht durchrechnen möchte.
Kurz noch zur Simulation: ich verwende ein LES SpallartAllmarasDDES Modell und habe das oben beschriebene in der nuSgs-Datei angepasst.

Ich hoffe sehr, ihr könnt mir weiterhelfen.

Viele Grüße
Michi

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Hallo Michi,

um deine Fragen zu beantworten bedarf es lediglich die Fehlermeldungen durchzulesen:

Zitat:

---

Original erstellt von Michi.K.:
Hallo,

1. Bedingung:

boden
{
type nutURoughWallFunction;
       value              uniform 0.8;
}

Fehlermeldung:

--> FOAM FATAL IO ERROR:
keyword roughnessHeight is undefined in dictionary "/home/ubof/OpenFOAM/ubof-2.3.1/run/01_michael/Forschung/01_Plausibilitaetsversuch_reibung/01_inter/0/nuSgs.boundaryField.boden"

file: /home/ubof/OpenFOAM/ubof-2.3.1/run/01_michael/Forschung/01_Plausibilitaetsversuch_reibung/01_inter/0/nuSgs.boundaryField.boden from line 39 to line 40.

    From function dictionary::lookupEntry(const word&, bool, bool) const
    in file db/dictionary/dictionary.C at line 437.

FOAM exiting

---

In der Definition deiner Randbedingung "nutURoughWallFunction" fehlt die Variable "roughnessHeight".
D.h. das die Boundary wie folgt aussehen müsste:

Code:

---

type nutURoughWallFunction;
        roughnessHeight        0.012;
      value              uniform 0.8;

---

Analog gilt das natürlich bei deinem zweiten Versuch, bei dem "value uniform xxx;" fehlt.

Die oben genannte Randbedingung heißt übrigens korrekt:

Code:

---

    myPatch
    {
        type            nutURoughWallFunction;
        roughnessHeight 1e-5;
        roughnessConstant 0.5;
        roughnessFactor 1;
    }

---

Ich wiederhole hier nochmals die letzten zwei Sätze:

Zitat:

---

Die Beschreibungen sind - wie du richtig liegst - in den Header-Dateien.
Falls nichts angegeben ist, muss eben der Code  verstanden werden.

---

Das oben angegebene Beispiel findest du in $FOAM_SRC:

Code:

---

cd turbulenceModels/incompressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nutWallFunctions/nutURoughWallFunction

---

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo Tobias Holzmann,
erst einmal vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort!
Ich habe den Code jetzt folgendermaßen ergänzt und die Rechnung läuft tatsächlich:

type                            nutURoughWallFunction;
roughnessHeight          1e-5;
roughnessConstant      0.5;
roughnessFactor          1;
value                            uniform 0.8 (willkürlich gewählt);

in anderen Themen wurde das value bei diesem type nicht gelistet deswegen dachte ich das kommt hier nicht mit rein. Das wirft mir jetzt allerdings eine weitere Frage auf: worauf bezieht sich in diesem Fall der uniform-Wert? Die Reibungsvariablen wurden doch vorher durch die anderen 3 Werte schon definiert?
Noch dazu ist mir aufgefallen, dass die nutURoughWallFunction doch eigentlich nur für RAS Modelle passend ist? Wie schon in deinem Code beschrieben: cd turbulenceModels/incompressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nutWallFunctions/nutURoughWallFunction).Ich verwende allerdings ein LES Modell. Lässt sich das dennoch aussagekräftig für meinen Fall anwenden?

Viele Grüße
Michi

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Hallo Michi,

bezüglich der Notwendigkeit von value wird das auf Grund der Struktur von C++ und der Derivation dieser Klasse her rühren. Das wird eben für den Konstruktor benötigt, da eine Variable initialisiert werden muss. Wird aber nicht weiter verwendet oder nur im ersten Zeitschritt/Iterationsschritt. Nach dem call von "update()" sollte das mit den von dir angegebenen Werten neu berechnet und überschrieben werden.

Zur Aussage bezüglich LES und RAS kann ich dir keine Auskunft geben. Sollte aber, da LES und RAS sich ja letztendes im Bereich der Turbulenzmodellierung unterscheidet (große Skalen aufgelöst und kleine Skalen modelliert » isotropie). Da bin ich aber der falsche Ansprechpartnet - LES bin ich nicht bewandert.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Alles klar dann werde ich damit noch ein wenig rumprobieren. Hast mir auf jeden Fall schonmal sehr weitergeholfen. Nochmals vielen Dank für die Antworten!

Viele Grüße
Michi

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Hallo nochmal,

ich habe nun schon sehr lange nach einer genauen Definition für roughnessConstant gesucht, allerdings ohne Erfolg. Wisst ihr was dieser Wert genau definiert bzw. wo ich entsprechende Werte dafür finden kann? roughnessHeight müsste sich ja meiner Meinung nach auf die absolute Rauheit in [m] beziehen und vom Material abhängig sein. Damit ist aber nicht der Manning/Strickler-Beiwert kst gemeint, richtig?

Viele Grüße
Michi

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Liebes Forum,
ich hänge hier meine Frage an einen Beitrag zu nutkRoughWallFunction und den dafür nötigen Parametern an und hoffe, daß das hierhin paßt?
Also: hätte vielleicht jemand bereits Erfahrung mit der Umrechnung von „sand-grain-roughness“ (im Folgenden „sgr“) und Ks für wirklich rauhe Oberflächen?
Meine Aufgabe besteht darin, den Abfluß von Regenwasser über Wiesen und Äckern zu modellieren, und zwar mit interFoam. Als Wandfunktion habe ich inzwischen nutkRoughWallFunction ausgewählt. Diese sgr und der Zusammenhang mit Ks scheint schon seit Jahrzehnten umfangreich untersucht zu werden, meist für Kanäle oder Fluß- und Bachbetten. Die interessanteste Zusammenfassung ist m.E. dies hier:
„Marriott & Jayaratne: Hydraulic roughness – Links between Mannings coefficient, Nikuradses equivalent sand roughness and bed grain size.“ Sehr hilfreich erscheint mir auch Tab. 4 in der folgenden Veröffentlichung: „Stoessner et.al.: Application of a 3D numerical model to a river with vegetated floodplains.“ Auf Seite 106 dieser Veröffentlichung wird diese Tabelle zu sgr und Ks diskutiert. Auf Grundlage dieser beiden Veröffentlichungen und nach weiterer Recherche setze ich den Ks-Wert in nutkRoughWallFunction inzwischen als 2*(sgr = tatsächliche Rauheitselementhöhe) an. Wenn also die Unebenheiten auf dem Acker ca. 10cm = 0,1m hoch sind, trage ich als Ks-Wert 0,2 (m) ein.
Für den Vergleich mit geowissenschaftlichen Simulationen, die i.d.R. den Wert n von Manning(-Strickler) benutzen, nehme ich zur Umrechnung dann Formel 7 aus der obigen Schrift von Marriott & Jayaratne.
Wie oben schon gesagt: hätte hier im Forum jemand bereits Erfahrung mit dieser Art von Parametrisierung?

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