fluent湍流模型
中科大FLUENT讲稿_第三章_湍流模型

第三章,湍流模型第一节, 前言湍流流动模型很多,但大致可以归纳为以下三类:第一类是湍流输运系数模型,是Boussinesq 于1877年针对二维流动提出的,将速度脉动的二阶关联量表示成平均速度梯度与湍流粘性系数的乘积。
即:2121x u u u t ∂∂=''-μρ 3-1 推广到三维问题,若用笛卡儿张量表示,即有:ij ijj i t j i k x u xu u u δρμρ32-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=''- 3-2 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数t μ的方法。
根据建立模型所需要的微分方程的数目,可以分为零方程模型(代数方程模型),单方程模型和双方程模型。
第二类是抛弃了湍流输运系数的概念,直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。
第三类是大涡模拟。
前两类是以湍流的统计结构为基础,对所有涡旋进行统计平均。
大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流,通过求解三维经过修正的Navier-Stokes 方程,得到大涡旋的运动特性,而对小涡旋运动还采用上述的模型。
实际求解中,选用什么模型要根据具体问题的特点来决定。
选择的一般原则是精度要高,应用简单,节省计算时间,同时也具有通用性。
FLUENT 提供的湍流模型包括:单方程(Spalart-Allmaras )模型、双方程模型(标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型)及雷诺应力模型和大涡模拟。
湍流模型种类示意图包含更多 物理机理每次迭代 计算量增加提供RANS-based models第二节,平均量输运方程雷诺平均就是把Navier-Stokes 方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量两部分。
对于速度,有:i i i u u u '+= 3-3其中,i u 和i u '分别是平均速度和脉动速度(i=1,2,3)类似地,对于压力等其它标量,我们也有:φφφ'+= 3-4 其中,φ表示标量,如压力、能量、组分浓度等。
常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用

常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用湍流是流体运动中不可避免的现象,它具有无规则、随机和混沌等特点,对于流体力学研究和工程应用具有重要影响。
为了更好地模拟流体运动中的湍流现象,并进行相关的工程计算和优化设计,科学家们提出了许多湍流模型。
本文将介绍一些常用的湍流模型,并探讨它们在流体动力学软件FLUENT中的应用。
1. 动力学湍流模型(k-ε模型)动力学湍流模型是最为经典和常用的湍流模型之一,主要通过求解湍流动能k和湍流耗散率ε来模拟湍流运动。
这一模型主要适用于较为简单的湍流流动,如外部流场和平稳湍流流动。
在FLUENT软件中,用户可以选择不同的k-ε模型进行计算,并对模型参数进行调整,以获得更准确的湍流模拟结果。
2. Reynolds应力传输方程模型(RSM模型)RSM模型是基于雷诺应力传输方程的湍流模型,它通过求解雷诺应力分量来描述湍流的速度脉动特性。
相比于动力学湍流模型,RSM模型适用于复杂的湍流流动,如边界层分离流动和不可压缩流动。
在FLUENT软件中,用户可以选择RSM模型,并对模型参数进行优化,以实现对湍流流动的更精确模拟。
3. 混合湍流模型混合湍流模型是将多个湍流模型相结合,以更好地模拟不同湍流流动。
常见的混合湍流模型有k-ε和k-ω模型的组合(k-ε/k-ω模型)和k-ε模型和RSM模型的组合(k-ε/RSM模型)等。
在FLUENT软件中,用户可以选择不同的混合模型,并根据具体的流动特征进行模型参数调整,以实现更准确的湍流模拟。
除了上述介绍的常用湍流模型外,FLUENT软件还提供了其他的湍流模型选择,如近壁函数模型(近壁k-ω模型、近壁k-ε模型)、湍流耗散模型(SD模型)、多场湍流模型(尺度能量模型)等。
这些模型针对不同的湍流现象和流动特性,提供了更加丰富和精确的模拟方法。
在FLUENT软件中,用户可以根据具体的工程问题和流动特性选择合适的湍流模型,并进行相应的设置和参数调整。
fluent 湍流模型

10.10.1 湍流选项湍流模型可用的不同的选项在10.3到10.7节已经详细的介绍过了。
这里将提供这些选项的用法。
如果你选择的是Spalart-Allmaras 模型,下列选项是有用的:● Vorticity-based production (基于漩涡的产出)● Strain/vorticity-based production (基于应变/漩涡的产出)● Viscous heating (对耦合算法总是激活)如果你选择的是标准的ε-k 模型或是可实行的ε-k 模型,下列选项是有用的: ● Viscous heating (对耦合算法总是激活)● Inclusion of buoyancy effects on ε(包含浮力对ε的影响)如果你选择的是RNG ε-k 模型,下列选项是有用的:● Differential viscosity model (微分粘性模型)● Swirl modification (涡动修正)● Viscous heating (对耦合算法总是激活)● Inclusion of buoyancy effects on ε(包含浮力对ε的影响)如果你选择的是标准的ω-k 模型,下列选项是有用的:● Transitional flows● Shear flow corrections● Viscous heating (对耦合算法总是激活)如果你选择的是剪切-应力传输ω-k 模型,下列选项是有用的:● Transitional flows (过渡流)● Viscous heating (对耦合算法总是激活)如果你选择的是雷诺应力模型(RSM ),下列选项是有用的:● Wall reflection effects on Reynolds stresses (壁面反射对雷诺应力的影响) ● Wall boundary conditions for the Reynolds stresses from the k equation (雷诺应力的壁面边界条件来自k 方程)● Quadratic pressure-strain model (二次的压力-应变模型)● Viscous heating (对耦合算法总是激活)● Inclusion of buoyancy effects on ε(包含浮力对ε的影响)如果你选择的是增强壁面处理(对ω-k 模型和雷诺应力模型可用),下列选项是有用的:● Pressure gradient effects (压力梯度的影响)● Thermal effects (热影响)如果你选择的是大漩涡模拟(LES ),下列选项是有用的:● Smagorinsky-Lilly model for the subgrid-scale viscosity● RNG model for the subgrid-scale viscosity● Viscous heating (对耦合算法总是激活)10.2.4 The Spalart-Allmaras 模型Spalart-Allmaras模型是设计用于航空领域的,主要是墙壁束缚流动。
FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理

FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理本文内容摘自《精通CFD工程仿真与案例实战》。
实际上也是帮助文档的翻译,英文好的可直接参阅帮助文档。
FLUENT中的湍流模型很多,有单方程模型,双方程模型,雷诺应力模型,转捩模型等等。
这里只针对最常用的模型。
1、湍流模型描述2、湍流模型的选择有两种方法处理近壁面区域。
一种方法,不求解粘性影响内部区域(粘性子层及过渡层),使用一种称之为“wall function”的半经验方法去计算壁面与充分发展湍流区域之间的粘性影响区域。
采用壁面函数法,省去了为壁面的存在而修改湍流模型。
另一种方法,修改湍流模型以使其能够求解近壁粘性影响区域,包括粘性子层。
此处使用的方法即近壁模型。
(近壁模型不需要使用壁面函数,如一些低雷诺数模型,K-W湍流模型是一种典型的近壁湍流模型)。
所有壁面函数(除scalable壁面函数外)的最主要缺点在于:沿壁面法向细化网格时,会导致使数值结果恶化。
当y+小于15时,将会在壁面剪切力及热传递方面逐渐导致产生无界错误。
然而这是若干年前的工业标准,如今ANSYS FLUENT采取了措施提供了更高级的壁面格式,以允许网格细化而不产生结果恶化。
这些y+无关的格式是默认的基于w方程的湍流模型。
对于基于epsilon方程的模型,增强壁面函数(EWT)提供了相同的功能。
这一选项同样是SA模型所默认的,该选项允许用户使其模型与近壁面y+求解无关。
(实际上是这样的:K-W方程是低雷诺数模型,采用网格求解的方式计算近壁面粘性区域,所以加密网格降低y+值不会导致结果恶化。
k-e方程是高雷诺数模型,其要求第一层网格位于湍流充分发展区域,而此时若加密网格导致第一层网格处于粘性子层内,则会造成计算结果恶化。
这时候可以使用增强壁面函数以避免这类问题。
SA模型默认使用增强壁面函数)。
只有当所有的边界层求解都达到要求了才可能获得高质量的壁面边界层数值计算结果。
这一要求比单纯的几个Y+值达到要求更重要。
fluent中常见的湍流模型及各自应用场合

标题:深入探讨fluent中常见的湍流模型及各自应用场合在fluent中,湍流模型是模拟复杂湍流流动的重要工具,不同的湍流模型适用于不同的流动情况。
本文将深入探讨fluent中常见的湍流模型及它们各自的应用场合,以帮助读者更深入地理解这一主题。
1. 简介湍流模型是对湍流流动进行数值模拟的数学模型,通过对湍流运动的平均值和湍流运动的涡旋进行描述,以求解湍流运动的平均流场。
在fluent中,常见的湍流模型包括k-ε模型、k-ω模型、LES模型和DNS模型。
2. k-ε模型k-ε模型是最常用的湍流模型之一,在工程领域有着广泛的应用。
它通过求解两个方程来描述湍流场,即湍流能量方程和湍流耗散率方程。
k-ε模型适用于对流动场变化较为平缓的情况,如外流场和边界层内流动。
3. k-ω模型k-ω模型是另一种常见的湍流模型,在边界层内流动和逆压力梯度流动情况下有着良好的适用性。
与k-ε模型相比,k-ω模型对于边界层的模拟更加准确,能够更好地描述壁面效应和逆压力梯度情况下的流动。
4. LES模型LES(Large Ey Simulation)模型是一种计算密集型的湍流模拟方法,适用于对湍流细节结构和湍流的大尺度结构进行同时模拟的情况。
在fluent中,LES模型通常用于对湍流尾流、湍流燃烧和湍流涡流等复杂湍流流动进行模拟。
5. DNS模型DNS(Direct Numerical Simulation)模型是一种对湍流流动进行直接数值模拟的方法,适用于小尺度湍流结构的研究。
在fluent中,DNS模型常用于对湍流的微观结构和湍流的小尺度特征进行研究,如湍流能量谱和湍流的空间分布特性等。
总结与回顾通过本文的介绍,我们可以看到不同的湍流模型在fluent中各有其适用的场合。
从k-ε模型和k-ω模型适用于工程领域的实际流动情况,到LES模型和DNS模型适用于研究湍流细节结构和小尺度特征,每种湍流模型都有其独特的优势和局限性。
Fluent培训资料:8-湍流模型

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3、Spalart-Allmaras 模型
• Spalart-Allmaras 是一种低耗的求解关于改进的涡粘输运方程的RANS 模型 • 主要用于空气动力学/涡轮机, 比如机翼上的超音速/跨音速流动, 边界层流动
等等 • 是一个相对新的一方程模型,不需求解和局部剪切层厚度相关的长度尺度 • 为气动领域设计的,包括封闭腔内流动
– RSM 对复杂的 3D湍流流动更有效,但是模型更加复杂, 计算强度 更大, 比涡粘模型更难收敛
2、 RANS 模拟
计算湍流粘性
• 基于量纲分析, μT 能够由 湍流时间尺度 (或速度尺度) 和空间尺度来决 定
– 湍流动能 [L2/T2] – 湍流耗散率 [L2/T3] – 比耗散率 [1/T]
Spalart-Allmaras 模型为单方程湍流模型:
湍流粘度:
湍流产生项
Spalart-Allmaras 模型默认常数
3、Spalart-Allmaras 模型
激活Spalart-Allmaras 模型的方法如下: 1)选择粘性模型面板中的 Spalart-Allmaras(1 equ); 2)选择Spalart-Allmaras模型中产生湍流 方法:Vorticity-Based; Strain/Vorticity-Based; 3)设置模型常数(Model Constants)
• 直接数值模拟 (DNS) – 理论上来说,所有的紊流流动能够由数值解出所有的N-S方程来模拟 – 解出尺寸频谱,不需要任何模型 – 花费太高! 对工程流动不实用 ,目前 DNS 在 Fluent中不可用。
• 现在没有一种简单而实用的湍流模型能够可靠的预测出具有充分精度的所有湍流流 动
fluent零方程湍流模型

fluent零方程湍流模型标题:湍流的魅力:探索Fluent零方程湍流模型导语:湍流是自然界中普遍存在的现象,它的复杂性使得我们对其理解充满了好奇与挑战。
在工程领域中,湍流对流体流动的影响不可忽视。
而Fluent零方程湍流模型为我们提供了一种研究湍流现象的有效工具。
本文将以人类的视角,探索这一模型的魅力,展示湍流的奥秘。
第一部分:湍流的定义与特性湍流是一种随机、不规则的流动现象,它在自然界中广泛存在。
与层流相比,湍流的特点是流速和压力的空间和时间波动较大。
湍流的复杂性使得其研究变得困难,但也正是这种复杂性使湍流显示出了一些令人惊叹的特性,比如能量耗散和涡旋结构的形成。
第二部分:Fluent零方程湍流模型的原理与应用Fluent零方程湍流模型是一种简化的湍流模型,它基于湍流的能量耗散理论。
该模型通过假设湍流的能量耗散率与流体的速度梯度成正比,从而实现了对湍流的模拟。
这种模型在工程领域中得到广泛应用,可以帮助工程师预测湍流对流体流动的影响,从而优化设计和提高效率。
第三部分:探索湍流的奥秘湍流的复杂性使得我们对其理解充满了挑战,但也正是这种挑战使得湍流的研究变得更加有趣。
从大气中的湍流到海洋中的湍流,从飞机机翼上的湍流到燃烧过程中的湍流,湍流无处不在。
通过Fluent零方程湍流模型,我们可以更好地理解湍流的形成机制和特性,进而应用于实际工程中。
结语:湍流是自然界中一种复杂而神奇的现象,它的研究对我们理解流体动力学以及优化工程设计具有重要意义。
Fluent零方程湍流模型为我们提供了一种有效的工具,可以帮助我们模拟和预测湍流对流体流动的影响。
通过深入研究湍流的特性和应用,我们可以更好地掌握湍流的奥秘,为工程实践提供更优化的解决方案。
让我们一同探索湍流的魅力,感受科学与工程的交融之美。
FLUENT-第五节湍流模型

N. Djilali and I. S. Gartshore (1991), “Turbulent Flow Around a Bluff Rectangular Plate, Part I: Experimental Investigation,” JFE, Vol. 113, pp. 51–59.
– SST k–ω 模型混合了 和模型的优势,在近壁面处使用k–ω模型, 而在边界层外采用 k–ε 模型
– 包含了修正的湍流粘性公式,考虑了湍流剪切应力的效应
– SST 一般能更精确的模拟反压力梯度引起的分离点和分离区大小
雷诺应力模型 (RSM)
回忆一下涡粘模型的局限性:
– 应力-应变的线性关系导致在应力输运重要的情况下预测不准, 如非平衡流动、分离流和回流等 – 不能考虑由于流线曲度引起的额外应力作用,如旋转、大的偏转 流动等 – 当湍流是高度各向异性、有三维效应时表现较差
为了克服上述缺点,通过平均速度脉动的乘积,导出六个独立的 雷诺应力分量输运方程
– RSM适合于高度各向异性流,三维流等,但计算代价大 – 目前 RSMs 并不总是优于涡粘模型
边界层一致性定律
Inner layer
Outer layer
Viscous sublayer
Buffer layer or blending region
– 对雷诺应力项施加了几个可实现的条件
– 优势:
• 精确预测平板和圆柱射流的传播
• 对包括旋转、有大反压力梯度的边界层、分离、回流等现象有更好 的预测结果
RNG k–ε (RNG) 模型:
– k–ε方程中的常数是通过重正规化群理论分析得到,而不是通过 试验得到的,修正了耗散率方程
– 在一些复杂的剪切流、有大应变率、旋涡、分离等流动问题比 SKE 表现更好
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第十章湍流模型本章主要介绍Fluent所使用的各种湍流模型及使用方法。
各小节的具体内容是:10.1 简介10.2 选择湍流模型10.3 Spalart-Allmaras 模型10.4 标准、RNG和k-e相关模型10.5 标准和SST k-ω模型10.6 雷诺兹压力模型10.7 大型艾迪仿真模型10.8 边界层湍流的近壁处理10.9 湍流仿真模型的网格划分10.10 湍流模型的问题提出10.11 湍流模型问题的解决方法10.12 湍流模型的后处理10.1 简介湍流出现在速度变动的地方。
这种波动使得流体介质之间相互交换动量、能量和浓度变化,而且引起了数量的波动。
由于这种波动是小尺度且是高频率的,所以在实际工程计算中直接模拟的话对计算机的要求会很高。
实际上瞬时控制方程可能在时间上、空间上是均匀的,或者可以人为的改变尺度,这样修改后的方程耗费较少的计算机。
但是,修改后的方程可能包含有我们所不知的变量,湍流模型需要用已知变量来确定这些变量。
FLUENT 提供了以下湍流模型:·Spalart-Allmaras 模型·k-e 模型-标准k-e 模型-Renormalization-group (RNG) k-e模型-带旋流修正k-e模型·k-ω模型-标准k-ω模型-压力修正k-ω模型-雷诺兹压力模型-大漩涡模拟模型10.2 选择一个湍流模型不幸的是没有一个湍流模型对于所有的问题是通用的。
选择模型时主要依靠以下几点:流体是否可压、建立特殊的可行的问题、精度的要求、计算机的能力、时间的限制。
为了选择最好的模型,你需要了解不同条件的适用范围和限制这一章的目的是给出在FLUENT中湍流模型的总的情况。
我们将讨论单个模型对cpu 和内存的要求。
同时陈述一下一种模型对那些特定问题最适用,给出一般的指导方针以便对于你需要的给出湍流模型。
10.2.1 雷诺平均逼近vs LES在复杂形体的高雷诺数湍流中要求得精确的N-S方程的有关时间的解在近期内不太可能实现。
两种可选择的方法用于把N-S方程不直接用于小尺度的模拟:雷诺平均和过滤。
两种方法都介绍了控制方程的附加条件,这些条件用于使模型封闭(封闭意味着有足够的方程来解所有的未知数。
) 对于所有尺度的湍流模型,雷诺平均N-S 方程只是传输平均的数量。
找到一种可行的平均流动变量可以大大的减少计算机的工作量。
如果平均流动是稳态的,那么控制方程就不必包含时间分量,并且稳态状态解决方法会更加有效。
甚至在暂态过程中计算也是有利的,因为时间步长在平均流动中取决于全局的非稳态。
雷诺平均逼近主要用于实际工程计算中,还有使用的模型比如Spalart-Allmaras ,k-e 系列,k-ω系列和RSM 。
LES 提供了一种方式,让依靠时间尺度模拟的大边界计算问题可以利用一系列的过滤方程。
对于解确切的N-S 方程,过滤是一种必要的方法,用于改变比过滤法尺度小的边界,通常用于网格大小。
和雷诺平均一样,过滤法加入了未知的变量,必须模拟出来以便方程能够封闭。
必须强调的是LES 应用于工业的流产模拟还处于起步阶段。
回顾近期的出版物,典型的方法已经用于简单的几何形体。
这主要是因为解决含有能量的湍流漩涡需要大量的计算机资源。
很多成功的LES 模型已经用于高度空间的离散化,而且花了很多精力来解决尺度比惯性附属区域大的方面。
在中间流中用LES 降低精度的方法没有很多的资料。
另外,用LES 解决平板问题还需要进一步的证实。
作为一个一般性的介绍,在这里推荐一般的湍流模型用雷诺平均对于实际的计算是十分有用的。
在10.7中将会详细介绍的LES 逼近,对你十分有用,如果你的计算机能力很强大或者有意更新你的计算机的话。
这一章余下的部分将会介绍选择雷诺平均逼近模型。
10.2.2 雷诺平均 在雷诺平均中,在瞬态N-S 方程中要求的变量已经分解位时均常量和变量。
以速度为例: )12.10('-+= i i i u u u这里i u 和'i u 时时均速度和波动分量。
相似的,像压力和其它的标量)22.10('-+= i i i φφφ这里φ表示一个标量如压力,动能,或粒子浓度。
用这种形式的表达式把流动的变量放入连续性方程和动量方程并且取一段一段时间的平均,这样可以写成一下的形式:方程10.2-3和10.2-4称为雷诺平均N-S方程。
它和瞬态雷诺方程又相同的形式,速度和其它的变量表示成为了其时均形式。
由于湍流造成的附加的条件现在表现出来了。
这些雷诺压力,必须被模拟出来以便使方程10.2-4封闭。
对于变密度的流体,方程10.2-3和10.2-4认为是Favre平均N-S方程,速度表示为了平均值。
这样,方程10.2-3和10.2-4可以应用于变密度的流体。
10.2.3Boussinesq逼近VS 雷诺压力转化模型对于湍流模型,雷诺平均逼近要求在方程10.2-4的雷诺压力可以被精确的模拟。
一般的方法利用Boussinesq假设把雷诺压力和平均速度梯度联系起来:Boussinesq假设使用在Spalart-Allmaras模型、k-e模型和k-ω模型中。
这种逼近方法好处是对计算机的要求不高。
在Spalart-Allmaras模型中只有一个额外的方程要解。
k-e模型和k-ω模型中又两个方程要解。
Boussinesq假设的不足之处是假设u t是个等方性标量,这是不严格的。
可选的逼近,在RSM中,是用来解决在方程中的雷诺压力张量。
另外要加一个方程。
这就意味着在二维流场中要加五个方程,而在三维方程中要加七个方程。
在很多情况下基于Boussinesq假设的模型很好用,而且计算量并不是很大。
但是RSM 模型对于对层流有主要影响的各向异性湍流的状况十分适用。
10.2.4The Spalart-Allmaras模型对于解决动力漩涡粘性,Spalart-Allmaras模型是相对简单的方程。
它包含了一组新的方程,在这些方程里不必要去计算和剪应力层厚度相关的长度尺度。
Spalart-Allmaras模型是设计用于航空领域的,主要是墙壁束缚流动,而且已经显示出和好的效果。
在透平机械中的应用也愈加广泛。
在原始形式中Spalart-Allmaras模型对于低雷诺数模型是十分有效的,要求边界层中粘性影响的区域被适当的解决。
在FLUENT中,Spalart-Allmaras模型用在网格划分的不是很好时。
这将是最好的选择,当精确的计算在湍流中并不是十分需要时。
再有,在模型中近壁的变量梯度比在k-e模型和k-ω模型中的要小的多。
这也许可以使模型对于数值的误差变得不敏感。
想知道数值误差的具体情况请看5.1.2。
需要注意的是Spalart-Allmaras模型是一种新出现的模型,现在不能断定它适用于所有的复杂的工程流体。
例如,不能依靠它去预测均匀衰退,各向同性湍流。
还有要注意的是,单方程的模型经常因为对长度的不敏感而受到批评,例如当流动墙壁束缚变为自由剪切流。
10.2.5标准k-e模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型,要解两个变量,速度和长度尺度。
在FLUENT 中,标准k-e模型自从被Launder and Spalding提出之后,就变成工程流场计算中主要的工具了。
适用范围广、经济、合理的精度,这就是为什么它在工业流场和热交换模拟中有如此广泛的应用了。
它是个半经验的公式,是从实验现象中总结出来的。
由于人们已经知道了k-e模型适用的范围,因此人们对它加以改造,出现了RNG k-e模型和带旋流修正k-e模型10.2.6RNG k-ε模型RNG k-e模型来源于严格的统计技术。
它和标准k-e模型很相似,但是有以下改进:·RNG模型在e方程中加了一个条件,有效的改善了精度。
·考虑到了湍流漩涡,提高了在这方面的精度。
·RNG理论为湍流Prandtl数提供了一个解析公式,然而标准k-e模型使用的是用户提供的常数。
·然而标准k-e模型是一种高雷诺数的模型,RNG理论提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。
这些公式的效用依靠正确的对待近壁区域这些特点使得RNG k-e模型比标准k-e模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。
10.2.7带旋流修正的k-e模型带旋流修正的k-e模型是近期才出现的,比起标准k-e模型来有两个主要的不同点。
·带旋流修正的k-e模型为湍流粘性增加了一个公式。
·为耗散率增加了新的传输方程,这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程术语“realizable”,意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束,湍流的连续性。
带旋流修正的k-e模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。
而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。
带旋流修正的k-e模型和RNG k-e模型都显现出比标准k-e模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。
由于带旋流修正的k-e模型是新出现的模型,所以现在还没有确凿的证据表明它比RNG k-e模型有更好的表现。
但是最初的研究表明带旋流修正的k-e模型在所有k-e模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。
带旋流修正的k-e模型的一个不足是在主要计算旋转和静态流动区域时不能提供自然的湍流粘度。
这是因为带旋流修正的k-e模型在定义湍流粘度时考虑了平均旋度的影响。
这种额外的旋转影响已经在单一旋转参考系中得到证实,而且表现要好于标准k-e模型。
由于这些修改,把它应用于多重参考系统中需要注意。
10.2.8标准k-ω模型标准k-ω模型是基于Wilcox k-ω模型,它是为考虑低雷诺数、可压缩性和剪切流传播而修改的。
Wilcox k-ω模型预测了自由剪切流传播速率,像尾流、混合流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射,因而可以应用于墙壁束缚流动和自由剪切流动。
标准k-e模型的一个变形是SST k-ω模型,它在FLUENT中也是可用的,将在10.2.9中介绍它。
10.2.9剪切压力传输(SST)k-ω模型SST k-ω模型由Menter发展,以便使得在广泛的领域中可以独立于k-e模型,使得在近壁自由流中k-ω模型有广泛的应用范围和精度。
为了达到此目的,k-e模型变成了k-ω公式。
SST k-ω模型和标准k-ω模型相似,但有以下改进:·SST k-ω模型和k-e模型的变形增长于混合功能和双模型加在一起。
混合功能是为近壁区域设计的,这个区域对标准k-ω模型有效,还有自由表面,这对k-e模型的变形有效。
·SST k-ω模型合并了来源于ω方程中的交叉扩散。
·湍流粘度考虑到了湍流剪应力的传波。
·模型常量不同这些改进使得SST k-ω模型比标准k-ω模型在在广泛的流动领域中有更高的精度和可信度。