有關(guān)湍流模型的選擇-資料下載頁(yè)
2025-06-24 01:29本頁(yè)面
【正文】 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kε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RNG kε模型有更好的表現(xiàn)。但是最初的研究表明可實(shí)現(xiàn)的kε模型在所有kε模型中流動(dòng)分離和復(fù)雜二次流有很好的作用。 該模型適合的流動(dòng)類型比較廣泛，包括有旋均勻剪切流，自由流（射流和混合層），腔道流動(dòng)和邊界層流動(dòng)。對(duì)以上流動(dòng)過(guò)程模擬結(jié)果都比標(biāo)準(zhǔn)kε模型的結(jié)果好，特別是可再現(xiàn)kε模型對(duì)圓口射流和平板射流模擬中，能給出較好的射流擴(kuò)張。 模型評(píng)價(jià)： 可實(shí)現(xiàn)的kε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)榭蓪?shí)現(xiàn)的kε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)kε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。應(yīng)用范圍： Wilcox kω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)。 ② SST kω模型： SST kω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kε模型，使得在近壁自由流中kω模型有廣泛的應(yīng)用范圍和精度。為了達(dá)到此目的，kε模型變成了kω公式。SST kω模型和標(biāo)準(zhǔn)的kω模型相似，但有以下改進(jìn)： SST kω模型和kε模型的變形增長(zhǎng)于混合功能和雙模型加在一起。混合功能是為近壁區(qū)域設(shè)計(jì)的，這個(gè)區(qū)域?qū)?biāo)準(zhǔn)的kω模型有效，還有自由表面，這對(duì)kε模型的變形有效。 SST kω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)力的傳播。 模型常量不同。 這些改進(jìn)使得SST kω模型比標(biāo)準(zhǔn)kω模型在廣泛的流動(dòng)領(lǐng)域中有更高的精度和可信度。3 kω模型① 標(biāo)準(zhǔn)的kω模型：標(biāo)準(zhǔn)的kω模型是基于Wilcox kω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。標(biāo)準(zhǔn)的kε模型的一個(gè)變形就是SST kω模型，它在FLUENT中也是可用的應(yīng)用范圍：Wilcox kω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)。② SST kω模型：SST kω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kε模型，使得在近壁自由流中kω模型有廣泛的應(yīng)用范圍和精度。為了達(dá)到此目的，kε模型變成了kω公式。SST kω模型和標(biāo)準(zhǔn)的kω模型相似，但有以下改進(jìn)：SST kω模型和kε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)的kω模型有效，還有自由表面，這對(duì)kε模型的變形有效。SST kω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)力的傳播。模型常量不同。這些改進(jìn)使得SST kω模型比標(biāo)準(zhǔn)kω模型在廣泛的流動(dòng)領(lǐng)域中有更高的精度和可信度。③ 兩個(gè)模型的對(duì)比兩種模型有相似的形式，有方程k和ω。SST和標(biāo)準(zhǔn)模型的不同之處是：從邊界層內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)kω模型到邊界層外部的高雷諾數(shù)的k－e模型的逐漸轉(zhuǎn)變?？紤]到湍流剪應(yīng)力的影響修改了湍流粘性公式。一般來(lái)說(shuō)，DES和LES是最為精細(xì)的湍流模型，但是它們需要的網(wǎng)格數(shù)量大，計(jì)算量和內(nèi)存需求都比較大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，目前工程應(yīng)用較少。 SA模型適用于翼型計(jì)算、壁面邊界層流動(dòng)，不適合射流等自由剪切流問(wèn)題。 標(biāo)準(zhǔn)KEpsilon模型有較高的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和計(jì)算精度，應(yīng)用廣泛，適用于高雷諾數(shù)湍流，不適合旋流等各相異性等較強(qiáng)的流動(dòng)。 RNG KEpsilon模型可以計(jì)算低雷諾數(shù)湍流，其考慮到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)強(qiáng)旋流計(jì)算精度有所提供。 Realizable KEpsilon模型較前兩種模型的有點(diǎn)是可以保持雷諾應(yīng)力與真實(shí)湍流一致，可以更加精確的模擬平面和圓形射流的擴(kuò)散速度，同時(shí)在旋流計(jì)算、帶方向壓強(qiáng)梯度的邊界層計(jì)算和分離流計(jì)算等問(wèn)題中，計(jì)算結(jié)果更符合真實(shí)情況，同時(shí)在分離流計(jì)算和帶二次流的復(fù)雜流動(dòng)計(jì)算中也表現(xiàn)出色。但是此模型在同時(shí)存在旋轉(zhuǎn)和靜止區(qū)的計(jì)算中，比如多重參考系、旋轉(zhuǎn)滑移網(wǎng)格計(jì)算中，會(huì)產(chǎn)生非物理湍流粘性。因此需要特別注意。 標(biāo)準(zhǔn)KW模型包含了低雷諾數(shù)影響、可壓縮性影響和剪切流擴(kuò)散，適用于尾跡流動(dòng)、混合層、射流、以及受壁面限制的流動(dòng)附著邊界層湍流和自由剪切流計(jì)算。 SST KW模型綜合了KW模型在近壁區(qū)計(jì)算的有點(diǎn)和KEpsilon模型在遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了橫向耗散導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，在湍流粘度定義中考慮了湍流剪切應(yīng)力的輸運(yùn)過(guò)程，適用更廣，可以用于帶逆壓梯度的流動(dòng)計(jì)算、翼型計(jì)算、跨聲速帶激波計(jì)算等。 雷諾應(yīng)力模型沒(méi)有采用渦粘性各向同性假設(shè)，在理論上比前面的湍流模型要精確的多，直接求解雷諾應(yīng)力分量（二維5個(gè)，三維7個(gè)）輸運(yùn)方程，適用于強(qiáng)旋流動(dòng)，如龍卷風(fēng)、旋流燃燒室計(jì)算等。
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