我可以对“U”使用周期性边界条件，但不能对“p”使用周期性边界条件吗？

计算科学 流体动力学 计算物理学 数值建模 开放式泡沫
2021-12-15 13:55:07

从 Stack Overflow 交叉发布。（https://stackoverflow.com/questions/70686368/can-i-use-periodic-boundary-conditions-for-u-but-not-for-p）

由于压力驱动的流动，我正在尝试数值计算气缸周围的阻力。这是一个粗略的图表：

图表

我正在使用 OpenFOAM v2012（openfoam.com 版本，而不是 openfoam.org 版本）。

对于顶墙和底墙，以及中间的障碍物，我有noSlip边界条件U和zeroGradient边界条件p。但是，对于左侧的入口和右侧的出口，我希望 有一个周期性边界条件U，但不是周期性边界条件，而是p我希望有一个 100 的通道压降。（这来自于将大气压（大约为 100 000 帕斯卡）除以水的密度（即 1 000 kg/m^3）。这是因为p文件不是真正的压力，它实际上是压力除以密度, 有时称为 p 条。）

但是，当我尝试实现这一点时，我收到了错误

--> FOAM FATAL IO ERROR: (openfoam-2012 patch=210618)
inconsistent patch and patchField types for
    patch type cyclic and patchField type fixedValue

file: /home/killian/foam_run/cylinder_2/0/p.boundaryField.inlet at line 25 to 26.

看来 OpenFOAM 并没有让我混合我的隐喻。有谁知道解决这个问题的方法？我已经尝试过其他 BC U，p但我遇到了一段时间后解决方案崩溃的问题。

将不胜感激任何帮助。

1个回答

到目前为止，我们处于不可压缩的 Navier Stokes 公式中，速度场和压力场在域和边界上是相关的（我想您正在使用不可压缩求解器，因此使用投影方法算法来解耦速度和压力，在 OpenFOAM 中应该是 PISO 之一）。采用 OpenFOAM 的显式速度校正器，您最终会得到：

Un+1=Un+∇Pn+1

这意味着如果我们在边界上施加一个速度值，为了维持边界条件，我们应该在边界处有一个零梯度压力场。因此，就您在不可压缩的 Navier-Stokes 案例中而言，即使我们使用解耦算法，压力和速度场仍然是有界的（特别是最终解应该是无散度的，并且边界条件应该是兼容的）。为了实现你的目标，我建议看看这个讨论。因此，我建议您 3 种可能的解决方案：

  • 施加压力和速度的循环边界条件，并使用初始强迫并使用正确的关键字来维持通量（在 OpenFOAM 中通过在 fvOption 字典中的动量方程MeanVelocityForce中添加源项来实际完成）。
  • 施加循环边界条件并自己修改求解方程的源项（如建议here）
  • 尝试一组不同的边界条件（OpenFOAM 有不同类型的入口/出口边界条件，您可以在此处看到）。有时他们实现了一种更“实用”的方法，所以在使用它们时要小心。一种可能的解决方案可以是：入口：（压力：固定值，速度：pressureInletOutletVelocity），出口：（压力：固定值，速度：InletOutlet或简单的 ZeroGradient）。

最后一个警告：在循环边界条件的 OpenFOAM 中，还要注意您的 BlockMeshDict 或生成的网格文件（请始终查看我建议您的链接）。

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