CFD 湍流建模平均压力与峰值压力

计算科学 流体动力学 模拟 统计数据 建筑学
2021-12-26 08:13:10

我一直在尝试使用 Autodesk CFD 来研究(矩形)建筑物的外立面/外墙压力,将结果与设计规范和风洞结果中的外墙/外墙压力压力进行比较。

我理解我所做的事情的复杂性和困难,并且目前正在真正探索。

从我对大学 CFD 的介绍性理解和阅读文献中,我了解到各种湍流模型产生的压力是“平均”压力。每当使用这些技术谈论速度/压力时,论文等总是非常明确地提到“平均”。在包层设计中,人们对峰值压力感兴趣——这是设计规范和风洞测试为您提供的设计依据。

我想知道是否有人能够就这些理论中的峰值和均值之间可能的关系提供见解,或者可能对进一步阅读有很好的参考?我在统计上不是太强,但它是可以推导出来的吗?感觉应该是这样。

1个回答

首先,您可以使用平均值模拟湍流;例如:RANS

正如您将看到的,出现了高阶矩,您需要找到一种方法来关闭您的方程。

现在这是关于平均流量的,因为您想找到变量平均值的解决方案。

其次,您可以导出 Navier Stokes 方程的随机形式并求解概率密度函数 (pdf)。

如果您对 Ito 微积分有一些背景,那么一个很好的起点就是Kolmogorov-Obukhov 湍流理论

假设您使用 RANS 计算平均值(在统计数据中,您会看到它们称它们为矩,平均值只是一阶矩的一个示例)。

这样做会遗漏系统的一些信息。实际上,我们有一个波动变量,但我们只预测平均值。平均值为您提供的系统信息非常少。

现在我们可以通过预测方差来改进我们的预测,从而为您提供有关均值变化的更多信息。如果你走得更远,你可以预测概率密度函数 (pdf),而平均值、方差和高阶矩的值就落在你的膝上。

随机方法可以为您提供几乎所有需要的信息,但有一个问题。你必须有一些基本的假设;例如,您可以说您的 pdf 遵循高斯分布,这不一定是正确的。