湍流模型和用法

1、本文內(nèi)容摘自精通CFD工程仿真與案例實(shí)戰(zhàn)。實(shí)際上也是幫助文檔的 翻譯，英文好的可直接參閱幫助文檔。FLUENT中的湍流模型很多，有單方程模型，雙方程模型，雷諾應(yīng)力模型， 轉(zhuǎn)捩模型等等。這里只針對(duì)最常用的模型。1、湍流模型描述模型描述Spalart-Allmaras單方程模型，直接解出修正過(guò)的湍流粘性，用于有界壁面流 動(dòng)的航空領(lǐng)域（需要較好的近壁面網(wǎng)格）尤其是繞流過(guò)程； 該模型也可用于粗網(wǎng)格。Standard k-e雙方程模型。是默認(rèn)的k-e模型，系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式給出。只對(duì)高Re的湍流有效，包含粘性熱、浮力、壓縮性等選項(xiàng)RNG k-e標(biāo)準(zhǔn)k-e模型的變形，方程和系數(shù)來(lái)自解析解。在e方程中改 善了模

2、擬高應(yīng)變流動(dòng)的能力；用來(lái)預(yù)測(cè)中等強(qiáng)度的旋游和低 雷諾數(shù)流動(dòng)Realizable k-e標(biāo)準(zhǔn)k-e模型的變形。用數(shù)學(xué)約束改善模型的性能。能用于預(yù)測(cè)中等強(qiáng)度的旋流Standard k-w兩個(gè)輸運(yùn)方程求解k與w。對(duì)于有界壁面和低雷諾數(shù)流動(dòng)性 能較好，尤其是繞流問(wèn)題；包含轉(zhuǎn)捩。自由剪切和壓縮性選 項(xiàng)SST k-w標(biāo)準(zhǔn)k-w模型的變形。使用混合函數(shù)將標(biāo)準(zhǔn)k-e模型與k-w模型結(jié)合起來(lái)，包含了轉(zhuǎn)捩和剪切選項(xiàng)直接使用輸運(yùn)方程來(lái)解出雷諾應(yīng)力，避免了其它模型的粘性Reynolds Stress假設(shè)，模擬強(qiáng)旋流相比其它模型有明顯優(yōu)勢(shì)2、湍流模型的選擇模型用法Spalart Allmaras計(jì)算量小，對(duì)一定復(fù)雜的邊

3、界層問(wèn)題有較好的效果計(jì)算結(jié)果沒(méi)有被廣泛的測(cè)試，缺少子模型典型的應(yīng)用場(chǎng)合為航空領(lǐng)域的繞流模擬Standard k-e應(yīng)用多，計(jì)算量適中，有較多數(shù)據(jù)積累和比較高的精度對(duì)于曲率較大和壓力梯度較強(qiáng)等復(fù)雜流動(dòng)模擬效果欠佳一般工程計(jì)算都使用此模型，其收斂性和計(jì)算精度能滿足一般的工程計(jì)算要求，但模擬旋流和繞流時(shí)有缺陷RNG k-e能模擬射流撞擊、分離流、二次流和旋流等中等復(fù)雜流動(dòng)受到渦旋粘性同性假設(shè)限制除強(qiáng)旋流過(guò)程無(wú)法精確預(yù)測(cè)外，其它流動(dòng)都可以使用此模型Realizable k-e和RNG基本一致，還可以更好的模擬圓形射流受到渦旋粘性同性假設(shè)限制除強(qiáng)旋流過(guò)程無(wú)法精確預(yù)測(cè)外，其它流動(dòng)都可以使用此模型Stand k-w對(duì)于壁面邊界層，自由剪切流，低雷諾數(shù)流動(dòng)性能較好。適合于存在逆壓力梯度時(shí)的邊界層流動(dòng)，分離與轉(zhuǎn)捩SST k-w基本與標(biāo)準(zhǔn)k-w模型相同。由于對(duì)壁距離依賴性較強(qiáng)，因此不太適合于自由剪切流ReynoldsStress是最復(fù)雜的RANS模型。避免了同性的渦粘性假設(shè)。占用較多