湍流知識

1、湍流模型的選擇1湍流簡介湍流簡介湍流出現(xiàn)在速度變動的地方。這種波動使得流體介質(zhì)之間相互交換動量、能量和濃度變化，而且引起了數(shù)量的波動。由于這種波動是小尺度且是高頻率的，所以在實(shí)際工程計(jì)算中直接模擬的話對計(jì)算機(jī)的要求會很高。實(shí)際上瞬時控制方程可能在時間上、空間上是均勻的，或者可以人為的改變尺度，這樣修改后的方程耗費(fèi)較少的計(jì)算機(jī)。但是，修改后的方程可能包含有我們所不知的變量，湍流模型需要用已知變量來確定這些變量。2選擇一個湍流模型選擇一個湍

2、流模型不幸的是沒有一個湍流模型對于所有的問題是通用的。選擇模型時主要依靠以下幾點(diǎn)：流體是否可壓、建立特殊的可行的問題、精度的要求、計(jì)算機(jī)的能力、時間的限制。為了選擇最好的模型，你需要了解不同條件的適用范圍和限制這一章的目的是給出在FLUENT中湍流模型的總的情況。我們將討論單個模型對cpu和內(nèi)存的要求。同時陳述一下一種模型對那些特定問題最適用，給出一般的指導(dǎo)方針以便對于你需要的給出湍流模型。3構(gòu)建湍流模型——標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)ke模型模型最簡單的

3、完整湍流模型是兩個方程的模型，要解兩個變量，速度和長度尺度。在FLUENT中，標(biāo)準(zhǔn)ke模型自從被LaunderSpalding提出之后，就變成工程流場計(jì)算中主要的工具了。適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)、合理的精度，這就是為什么它在工業(yè)流場和熱交換模擬中有如此廣泛的應(yīng)用了。它是個半經(jīng)驗(yàn)的公式，是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)出來的。由于人們已經(jīng)知道了ke模型適用的范圍，因此人們對它加以改造，出現(xiàn)了RNGke模型和帶旋流修正ke模型。（附上：31RNGke模型模型RN

4、Gke模型來源于嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)技術(shù)。它和標(biāo)準(zhǔn)模型來源于嚴(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)：模型很相似，但是有以下改進(jìn)：RNG模型在模型在e方程中加了一個條件，有效的改善了精度。方程中加了一個條件，有效的改善了精度?？紤]到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度?？紤]到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度。RNG理論為湍流理論為湍流Prtl數(shù)提供了一個解析公式，然而標(biāo)準(zhǔn)數(shù)提供了一個解析公式，然而標(biāo)準(zhǔn)ke模型使用的是用戶提供模型使用的是

5、用戶提供的常數(shù)。的常數(shù)。然而標(biāo)準(zhǔn)然而標(biāo)準(zhǔn)ke模型是一種高雷諾數(shù)的模型，模型是一種高雷諾數(shù)的模型，RNG理論提供了一個考慮低雷諾數(shù)流動粘理論提供了一個考慮低雷諾數(shù)流動粘性的解析公式。這些公式的效用依靠正確的對待近壁區(qū)域性的解析公式。這些公式的效用依靠正確的對待近壁區(qū)域這些特點(diǎn)使得這些特點(diǎn)使得RNGke模型比標(biāo)準(zhǔn)模型比標(biāo)準(zhǔn)ke模型在更廣泛的流動中有更高的可信度和精度。模型在更廣泛的流動中有更高的可信度和精度。32帶旋流修正ke模型帶旋流修正

6、的ke模型是近期才出現(xiàn)的，比起標(biāo)準(zhǔn)ke模型來有兩個主要的不同點(diǎn)。帶旋流修正的ke模型為湍流粘性增加了一個公式。為耗散率增加了新的傳輸方程，這個方程來源于一個為層流速度波動而作的精確方程術(shù)語“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于平板和圓柱射流的發(fā)散比率的更精確的預(yù)測。而且它對于旋轉(zhuǎn)流動、強(qiáng)逆壓梯度的邊界層流動、流動分離和二次流有很好的表現(xiàn)。帶旋流修正的ke模型

7、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)在還沒有確鑿的證據(jù)表明它比RNGke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模型中流動分離和復(fù)雜二次流有很好的作用。為了評估Gk和Boussinesq假設(shè)S是系數(shù)，定義為?keke模型中湍流浮力的影響模型中湍流浮力的影響keke模型模型當(dāng)重力和溫度要出現(xiàn)在模擬中，F(xiàn)LUENT中ke模型在k方

8、程中考慮到了浮力的影響，相應(yīng)的也在e方程中考慮了。浮力由下式給出：這里Prt是湍流能量普朗特?cái)?shù)，gi是重力在i方向上的分量。對于標(biāo)準(zhǔn)和帶旋流修正ke模型，Prt的默認(rèn)值是0.85。在RNG模型，里Prt＝1a，這里a是由方程10.49確定的，但是a0＝1Pr＝kucp。熱膨脹系數(shù)，β，定義為：對于理想氣體方程10.423減為從k方程中可以看出湍流動能趨向增長在不穩(wěn)定層中。對于穩(wěn)定層，浮力傾向與抑制湍流。在FLUENT中，當(dāng)你包括了重力和