fluent湍流模型ppt課件(已修改)
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【正文】 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary 湍流模型 Introductory FLUENT Training 62 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 湍流是什么 ? ? 非定常，無規(guī)律 (無周期 ) 運(yùn)動(dòng)，輸運(yùn)量 (質(zhì)量 , 動(dòng)量 , 組分 ) 在時(shí)間和空間中波動(dòng) ? 湍流漩渦 . ? 增強(qiáng)的混合（物質(zhì)，動(dòng)量 能量，等等）效果 ? 流動(dòng)屬性和速度呈現(xiàn)隨機(jī)變化 ? 統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果 ? 湍流模型 ? 包括一個(gè)大范圍的湍流漩渦尺寸 (比例頻譜 ). ? 大渦的尺寸和速率與平均流動(dòng)在一個(gè)量級(jí) ? 大渦流動(dòng)從平均流動(dòng)中得到能量 ? 能量從大渦向小渦轉(zhuǎn)移 ? 在最小尺度的渦中，湍流能量隨著粘性耗散轉(zhuǎn)移為內(nèi)能 63 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 流動(dòng)是否為湍流 外部流動(dòng) 內(nèi)部流動(dòng) 自然對(duì)流 000,500Re ?x 沿著表面 沿著障礙物 where where 其它因素比如自由流動(dòng)湍流 ,，表面條件，擾動(dòng)等，在低雷諾數(shù)下可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪? ,3 0 02 Re ?hd000,20Re ?dis the Rayleigh number ??? LULReet c., hddxL ?kTLgCTLg p?????????? 323Ra910PrRa ?kC p?????Pr is the Prandtl number 64 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 湍流結(jié)構(gòu) Energy Cascade Richardson (1922) Small structures Large structures 65 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 計(jì)算方法總覽 ? 雷諾德平均 NS模型 (RANS) ? 解總體均值（或者時(shí)間均值）納維－斯托克斯方程 ? 在 RANS方法中，所有湍流尺度都進(jìn)行模擬 ? 在工業(yè)流動(dòng)計(jì)算中使用得最為廣泛 ? 大渦模擬 (LES) ? 解算空間平均 NS 方程，大渦直接求解 , 比網(wǎng)格尺度小的渦通過模型得到 ? 計(jì)算消耗小于 DNS，但是對(duì)于大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用來說占用計(jì)算資源還是太大了 ? 直接數(shù)值模擬 (DNS) ? 理論上來說，所有的紊流流動(dòng)能夠由數(shù)值解出所有的 NS方程來模擬 ? 解出尺寸頻譜，不需要任何模型 ? 花費(fèi)太高 ! 對(duì)工程流動(dòng)不實(shí)用 ，目前 DNS 在 Fluent中不可用。 ? 現(xiàn)在沒有一種簡單而實(shí)用的湍流模型能夠可靠的預(yù)測出具有充分精度的所有湍流流動(dòng) 66 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 在 FLUENT中可用的湍流模型 基于 RANS的模型 1－方程模型 SpalartAllmaras 2－方程模型 標(biāo)準(zhǔn) k–ε RNG k–ε realizable k–ε 標(biāo)準(zhǔn) k–ω SST k–ω 雷諾德應(yīng)力模型 分離渦模擬 大渦模擬 增加 每個(gè)計(jì)算迭代步 消耗 67 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 RANS 模擬 – 時(shí)間平均 ? 將 N－ S方程中的瞬時(shí)變量分解成平均量和脈動(dòng)量 : ? Reynoldsaveraged 動(dòng)量方程如下 ? Reynolds 應(yīng)力是由附加的平均過程引起的，因此為了封閉控制方程組，必須對(duì) Reynolds應(yīng)力建模 ? ? ? ?? ??????NnniNi tuNtu1,1lim, xx? ? ? ? ? ?tututu iii , xxx ???波動(dòng)項(xiàng) 時(shí)均項(xiàng) Example: 完全發(fā)展 湍流管流 速度分布 ? ?tui ,x? ?tui ,x?瞬時(shí)項(xiàng) jiij uuR ?????jijjijikikixRxuxxpxuutu???????????????????????????????????(Reynolds 應(yīng)力張量 ) ? ?tui ,x68 169。 2022 ANSYS, Inc. All rights reserved. ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT Augr 2022 方程封閉 ? RANS 模型能夠用下列方法封閉 ? (1) 渦粘模型 (通過 Boussinesq 假設(shè) ) ? Boussinesq假設(shè) – Reynolds 應(yīng)力 通過使用渦流粘性（湍流粘性） μT模擬， 對(duì)簡單湍流剪切流來說假設(shè)是合理的，例如 邊界層、 圓形射流、 混合層、 管流 等等。（ SA， k–ε ） (2) 雷諾德應(yīng)力模型 (通過雷諾應(yīng)力輸運(yùn)方程 ) ? RSM 對(duì)復(fù)雜的 3D湍流
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