湍流模型58456

1、湍流模型湍流模型湍流模型，就是以雷諾平均運(yùn)動(dòng)方程與脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程為基礎(chǔ)，依靠理論與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，引進(jìn)一系列模型假設(shè)，而建立起的一組描寫(xiě)湍流平均量的封閉方程組。湍流模型，是指確定湍流輸運(yùn)項(xiàng)的一組代數(shù)或微分方程通過(guò)這組方程Reynolds方程得以封閉.它基于對(duì)湍流過(guò)程的假設(shè)借助經(jīng)驗(yàn)常數(shù)或函數(shù)建立高階湍輸運(yùn)項(xiàng)與低階湍輸運(yùn)項(xiàng)直至與平均流之間的某種關(guān)系。kε模型①標(biāo)準(zhǔn)的kε模型：最簡(jiǎn)單的完整湍流模型是兩個(gè)方程的模型，要解兩個(gè)變量，速度和長(zhǎng)度尺度。在F

2、LUENT中，標(biāo)準(zhǔn)kε模型自從被LaunderSpalding提出之后，就變成工程流場(chǎng)計(jì)算中主要的工具了。適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)、合理的精度。它是個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的公式，是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)出來(lái)的。湍動(dòng)能輸運(yùn)方程是通過(guò)精確的方程推導(dǎo)得到，耗散率方程是通過(guò)物理推理，數(shù)學(xué)上模擬相似原型方程得到的。振動(dòng)資訊應(yīng)用范圍：該模型假設(shè)流動(dòng)為完全湍流，分子粘性的影響可以忽略，此標(biāo)準(zhǔn)κε模型只適合完全湍流的流動(dòng)過(guò)程模擬。②RNGkε模型：RNGkε模型來(lái)源于嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)技

3、術(shù)。它和標(biāo)準(zhǔn)kε模型很相似，但是有以下改進(jìn)：a、RNG模型在ε方程中加了一個(gè)條件，有效的改善了精度。b、考慮到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度。c、RNG理論為湍流Prtl數(shù)提供了一個(gè)解析公式，然而標(biāo)準(zhǔn)kε模型使用的是用戶(hù)提供的常數(shù)。d、標(biāo)準(zhǔn)kε模型是一種高雷諾數(shù)的模型，RNG理論提供了一個(gè)考慮低雷諾數(shù)流動(dòng)粘性的解析公式。這些公式的作用取決于正確的對(duì)待近壁區(qū)域。這些特點(diǎn)使得RNGkε模型比標(biāo)準(zhǔn)kε模型在更廣泛的流動(dòng)中有更高的可信度和精度

4、。③可實(shí)現(xiàn)的kε模型：可實(shí)現(xiàn)的kε模型是近期才出現(xiàn)的，比起標(biāo)準(zhǔn)kε模型來(lái)有兩個(gè)主要的不同點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)的kε模型為湍流粘性增加了一個(gè)公式。為耗散率增加了新的傳輸方程，這個(gè)方程來(lái)源于一個(gè)為層流速度波動(dòng)而作的精確方程。RNGke模型來(lái)源于嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)技術(shù)。它和標(biāo)準(zhǔn)ke模型很相似，但是有以下改進(jìn)：?RNG模型在e方程中加了一個(gè)條件，有效的改善了精度。?考慮到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度。?RNG理論為湍流Prtl數(shù)提供了一個(gè)解析公式，然而標(biāo)準(zhǔn)k

5、e模型使用的是用戶(hù)提供的常數(shù)。?然而標(biāo)準(zhǔn)ke模型是一種高雷諾數(shù)的模型，RNG理論提供了一個(gè)考慮低雷諾數(shù)流動(dòng)粘性的解析公式。這些公式的效用依靠正確的對(duì)待近壁區(qū)域這些特點(diǎn)使得RNGke模型比標(biāo)準(zhǔn)ke模型在更廣泛的流動(dòng)中有更高的可信度和精度。2.帶旋流修正的帶旋流修正的ke模型模型帶旋流修正的ke模型是近期才出現(xiàn)的，比起標(biāo)準(zhǔn)ke模型來(lái)有兩個(gè)主要的不同點(diǎn)。?帶旋流修正的ke模型為湍流粘性增加了一個(gè)公式。?為耗散率增加了新的傳輸方程，這個(gè)方程來(lái)源

6、于一個(gè)為層流速度波動(dòng)而作的精確方程術(shù)語(yǔ)“realizable”，意味著模型要確保在雷諾壓力中要有數(shù)學(xué)約束，湍流的連續(xù)性。帶旋流修正的ke模型直接的好處是對(duì)于平板和圓柱射流的發(fā)散比率的更精確的預(yù)測(cè)。而且它對(duì)于旋轉(zhuǎn)流動(dòng)、強(qiáng)逆壓梯度的邊界層流動(dòng)、流動(dòng)分離和二次流有很好的表現(xiàn)。帶旋流修正的ke模型和RNGke模型都顯現(xiàn)出比標(biāo)準(zhǔn)ke模型在強(qiáng)流線彎曲、漩渦和旋轉(zhuǎn)有更好的表現(xiàn)。由于帶旋流修正的ke模型是新出現(xiàn)的模型，所以現(xiàn)在還沒(méi)有確鑿的證據(jù)表明它比R

7、NGke模型有更好的表現(xiàn)。但是最初的研究表明帶旋流修正的ke模型在所有ke模型中流動(dòng)分離和復(fù)雜二次流有很好的作用。帶旋流修正的ke模型的一個(gè)不足是在主要計(jì)算旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)流動(dòng)區(qū)域時(shí)不能提供自然的湍流粘度。這是因?yàn)閹餍拚膋e模型在定義湍流粘度時(shí)考慮了平均旋度的影響。這種額外的旋轉(zhuǎn)影響已經(jīng)在單一旋轉(zhuǎn)參考系中得到證實(shí)，而且表現(xiàn)要好于標(biāo)準(zhǔn)ke模型。由于這些修改，把它應(yīng)用于多重參考系統(tǒng)中需要注意。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)kω模型模型標(biāo)準(zhǔn)kω模型是基于Wilco

8、xkω模型，它是為考慮低雷諾數(shù)、可壓縮性和剪切流傳播而修改的。Wilcoxkω模型預(yù)測(cè)了自由剪切流傳播速率，像尾流、混合流動(dòng)、平板繞流、圓柱繞流和放射狀噴射，因而可以應(yīng)用于墻壁束縛流動(dòng)和自由剪切流動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)ke模型的一個(gè)變形是SSTkω模型，它在FLUENT中也是可用的，將在10.2.9中介紹它。剪切壓力傳輸（剪切壓力傳輸（SST）kω模型模型SSTkω模型由Menter發(fā)展，以便使得在廣泛的領(lǐng)域中可以獨(dú)立于ke模型，使得在近壁自由流中k

9、ω模型有廣泛的應(yīng)用范圍和精度。為了達(dá)到此目的，ke模型變成了kω公式。SSTkω模型和標(biāo)準(zhǔn)kω模型相似，但有以下改進(jìn)：?SSTkω模型和ke模型的變形增長(zhǎng)于混合功能和雙模型加在一起?；旌瞎δ苁菫榻趨^(qū)域設(shè)計(jì)的，這個(gè)區(qū)域?qū)?biāo)準(zhǔn)kω模型有效，還有自由表面，這對(duì)ke模型的變形有效。?SSTkω模型合并了來(lái)源于ω方程中的交叉擴(kuò)散。?湍流粘度考慮到了湍流剪應(yīng)力的傳波。?模型常量不同這些改進(jìn)使得SSTkω模型比標(biāo)準(zhǔn)kω模型在在廣泛的流動(dòng)領(lǐng)域中有更高