定义湍流参数

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文献中提到的湍流参数设置

文献中提到的湍流参数设置

对于没有任何已知条件的情况,可根据湍动强度Ti 和特征长度L ,由下式粗略估计进口的κ和ε的分布:2)(23i nf T u =κ 2343k C με= L 07.0= 式中,nf u 是进口处的平均速度,特征长度L 可按等效管径计算。

摘自:W.Rodi,Turbulence modle and their application in hydraulics-A state of the art review,IAHR,delft,The Netherlands,1980湍流参数计算式湍流强度I (turbulence intensity)按下式计算:125.0')(Re 16.0/-==H D u u I其中,'u 和u 分别为湍流脉动速度与平均速度,H D Re 为按水里直径计算得到的Reynolds 数。

对于圆管,水力直径H D 等于圆管直径,对于其他几何形状,按等效水力直径确定。

湍流长度尺度l (turbulence length scale)按下式计算:l =0.07L这里,L 为关联尺寸。

对于充分发展的湍流,可取L 等于水力直径。

湍动粘度比μμ/t (Turbulent Viscosity Ratio)正比于湍动Reynolds 数,一般可取10/1<<μμt 。

修正的湍流粘度ν(Modified Turbulent Viscosity )按下式计算:Il u 23=ν 湍动能κ(Turbulent Kinetic Energy)按下式计算:2)(23I u =κ如果已知湍流长度尺度l ,则湍动耗散率ε(Turbulent Dissipation Rate )按下式计算: l C 2343κεμ=式中,μC 取0.09。

如果已知湍动粘度μμt ,则湍动耗散率ε按下式计算:12)(-=μμμκρεμt C 如果已知湍流长度尺度l ,则比耗散率w (Specific Dissipation Rate )按下式计算: l C w 4121μκ=如果已知湍动粘度比μμt ,则耗散率w 按下式计算: 1)(-=μμμκρt w 摘自:2004——王福军——计算流体动力学分析-CFD 软件原理与应用。

pr湍流置换效果参数

pr湍流置换效果参数

pr湍流置换效果参数
PR湍流置换效果参数是指湍流置换模型在计算流体力学中所采用的参数。

湍流置换是一种在计算流体力学中模拟湍流流动的方法,通过将湍流流动简化为一系列湍流脉动的平均模型,对流动进行计算和分析。

在湍流置换模型中,涉及到多个参数来描述湍流流动的特性和影响。

下面将详细介绍几个重要的PR湍流置换效果参数:
1.紊流能量耗散率(ε):紊流能量耗散率是描述湍流产生和消散的速率,也是湍流能量传递的速率。

它的数值越大,表示湍流产生和消散的速率越快。

2.紊流长度尺度(L):紊流长度尺度是描述湍流中涡旋的大小和尺度。

它的数值越大,表示湍流中的涡旋越大,流动越剧烈。

3.紊流动能(k):紊流动能是描述湍流中流体运动能量的大小。

它的数值越大,表示湍流中的流体运动越强烈。

4.紊流剪切应力(τ):紊流剪切应力是描述湍流中流体之间相
互作用的力量。

它的数值越大,表示湍流中的流体之间相互作用越明显。

5.紊流弛豫时间(τ_r):紊流弛豫时间是描述湍流中流体运动
能量的衰减速率。

它的数值越大,表示湍流中的流体运动能量衰减得
越慢。

这些参数在计算流体力学中起着重要的作用,可以帮助研究人员
更好地理解湍流流动的特性和变化规律。

通过调整这些参数的数值,
可以得到不同湍流流动的效果,从而对流体力学中的各种问题进行更
准确的模拟和分析。

总之,PR湍流置换效果参数是湍流置换模型中的重要参数,用于
描述湍流流动的特性和影响。

研究人员可以通过调整这些参数的数值,来模拟和分析不同的湍流流动情况,从而更好地理解和应用湍流流动
的相关问题。

流体力学中的湍流问题

流体力学中的湍流问题

流体力学中的湍流问题湍流是流体力学中的一个重要问题,在许多自然界和工程领域都有广泛的应用。

本文将从湍流的定义、发展过程、湍流的特征以及湍流模型等方面进行论述。

一、湍流的定义和发展过程湍流是指流体在运动过程中出现的无规则、混乱和不可预测的流动现象。

相对于层流而言,湍流表现出不规则的速度和压力变化,流体粒子的运动路径也显得复杂多样。

湍流的发展过程可分为三个阶段:诱导阶段、展开阶段和稳定阶段。

在诱导阶段,流体的初始扰动逐渐增强,而此时流动还是以层流为主。

随着初始扰动的逐渐增强,流动进入展开阶段,此时局部的层流区域出现湍流现象。

最终,湍流将在整个流场展开,并达到稳定阶段。

二、湍流的特征湍流具有以下几个主要特征:1. 高速度和低速度的不规则变化:湍流中,流体的速度在不同位置和不同时刻都具有不规则的变化。

高速区和低速区相互交替出现,形成流体动力学的混沌状态。

2. 纵向和横向不均匀性:湍流中,流体的速度在流动方向和流动平面上都具有不均匀性。

这种不均匀性导致流体粒子的运动路径难以预测,增加了湍流流动的复杂性。

3. 湍流能量的级联:湍流的能量级联是指湍流在不同尺度上的能量转换。

湍流中,大尺度的涡旋将能量输送给小尺度的涡旋,形成能量级联的过程。

这种级联机制是湍流动力学的重要特性之一。

三、湍流模型为了研究和预测湍流的行为,科学家和工程师开发了各种湍流模型。

湍流模型的目的是通过对湍流统计性质的描述来模拟和预测湍流的运动。

常见的湍流模型包括雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)模型、大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)等。

RANS模型通过对湍流平均量进行描述,将湍流问题转化为求解均匀流动的问题。

LES模型通过将流场分解为大尺度和小尺度的涡旋,对大尺度涡旋进行直接模拟,对小尺度涡旋使用模型进行参数化。

DNS模型则通过直接求解湍流的全部动力学方程来模拟湍流的行为,但由于计算量巨大,目前只适用于一些简单的湍流问题的研究。

湍流强度资料

湍流强度资料

湍流强度湍流是流体在流动过程中产生的不规则、无序的运动状态,湍流强度是描述湍流运动的一项重要指标。

在流体力学中,湍流强度通常用来表示湍流涡旋的大小和变化速度,以及湍流对流体运动产生的影响程度。

湍流强度的大小与流体的速度、粘性、密度、长度尺度等因素有关,对于许多工程和自然现象都具有重要影响。

湍流形成与特征湍流是由于流体在高速流动的过程中发生的不稳定现象,其特征表现为涡流不断产生、自发消失,并在流体中传播。

湍流的形成与发展受到多种因素的影响,如流体的粘性、密度差异、速度梯度等。

在湍流中,流体的速度和压力存在着不规则的瞬时变化,这使得湍流的运动变得复杂而难以预测。

湍流强度的表示湍流强度是描述湍流中运动规律的一个重要参数,通常用湍流能量的波动程度或者湍流涡旋的尺度等来表示。

在实际应用中,湍流强度可以通过测量流体的速度、涡旋结构和湍流能量等来进行评估。

通过湍流强度的分析,可以更准确地了解湍流对流体流动的影响,从而为相关工程和科学问题提供重要参考依据。

湍流控制及应用由于湍流对许多工程问题造成的不利影响,湍流控制成为了一项重要的研究领域。

科学家们通过改变流体的流动条件、表面结构和控制装置等手段,来减小湍流强度,提高流体流动的稳定性和效率。

湍流的控制不仅在航空航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用,同时也对气象、生物学和地球科学等领域具有重要影响。

结语湍流是一种普遍存在于自然界和工程实践中的流动状态,其强度和特征对流体运动的稳定性和可预测性具有重要影响。

研究湍流强度的变化规律,探索湍流控制的方法,不仅有助于提高流体动力学的研究水平,同时也为相关应用领域提供了新的解决方案。

在未来的研究中,我们需继续深入探讨湍流的本质和机理,不断拓展湍流控制的新方法,以促进科学技术的发展和人类社会的进步。

湍流、气旋、和漩涡

湍流、气旋、和漩涡

湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。

在湍流中的流体的各种物理参数,如速度、压力、温度等都随时间与空间发生随机的变化。

从物理结构上说,可以把湍流看成是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动,这些漩涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。

大尺度的涡旋主要是有流动的边界条件所决定,其尺寸可以与流场的大小相比拟,是引起低频脉动的原因;小尺度的涡旋主要是有粘性力所决定,其尺寸可能只有流场尺度的千分之一量级,是引起高频脉动的原因。

大尺度的涡旋破裂后形成小尺度涡旋。

较小尺度的涡旋破裂后形成更小尺度的涡旋。

因而在充分发展的湍流区域内,流涕涡旋的尺度可在相当宽的范围内连续地变化。

大尺度的涡旋不断地从主流获得能量,通过涡旋间的相互作用,能量组建向小的涡旋传递。

最后由于流体粘性的作用,小尺度的涡旋不断消失,机械能就转化(或称为耗散)为流体的热能。

同时,由于边界作用、扰动及速度梯度的作用,新的涡旋又不断产生,这就构成了湍流运动。

流体内部多尺度涡旋的随机运动构成了湍流的一个重要特点:物理量的脉动。

要注意的是,湍流运动尽管是流体微团的运动,但远未达到分子水平。

无论湍流运动多么复杂,非稳态的N—S方程对于湍流的瞬时运动仍然是适用的。

V an.Kavman和I.G Taylor对湍流的定义为:湍流是流体和气体中出现的一种无规则流动现象,当流体流过固体边界或相固流体相互流过时会产生湍流。

Hinze对湍流的定义为:湍流是时间和空间上的一种不规则的随机变化,可利用不同的统计平均值来统计。

Bradshan对湍流的定义为:湍流是宽范围尺度的涡旋组成的。

用一句话总结湍流:在一定雷诺数下,流体表现在时间和空间上的随机脉动运动,流体中含有大量不同尺度的涡旋(eddy)。

湍流是流体的一种流动状态。

当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,也称为稳流或片流;逐渐增加流速,流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流况称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合。

湍流普朗特数 rans-定义说明解析

湍流普朗特数 rans-定义说明解析

湍流普朗特数rans-概述说明以及解释1.引言1.1 概述湍流是一种流动状态,其中流体的运动变得混乱且不规则。

湍流普朗特数RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)模型是一种常见的湍流模拟方法,用于描述湍流流动的统计平均行为。

在实际工程应用中,湍流模型可以帮助工程师们预测和分析复杂流动情况下的压力变化、速度分布、热传导和物质输运等问题。

为了更好地理解湍流普朗特数RANS模型,首先需要了解湍流的定义和特征。

湍流具有随机性和无规律性,流体中各个点的速度和压力会发生剧烈变化。

相比于层流流动,湍流流动具有更高的能量耗散,表现出不同长度尺度的涡旋结构。

湍流具有非常广泛的应用领域,包括但不限于气象学、航空航天工程、石油化工等。

普朗特数是描述流动性质的重要参数之一,它衡量了动量输送和能量耗散之间的关系。

普朗特数越大,表示动量输送能力越强,能量耗散相对较小。

反之,普朗特数越小,表示动量输送较弱,能量耗散相对较大。

在湍流模拟中,普朗特数在计算动量和能量传输方程中起着重要的作用,与湍流的流动特性密切相关。

RANS模型是基于对湍流进行统计平均的一种模型。

它假设湍流中的速度和压力可以分解为平均分量和涡旋分量,通过解析平均分量方程和湍流涡旋分量方程来计算流动的宏观行为。

RANS模型的应用广泛,可以有效地模拟复杂的湍流流动,例如气流在飞机翼上的流动、液体在流体管道中的传输等。

本文的目的是对湍流普朗特数RANS模型进行深入研究和探讨。

通过对湍流的定义、特征以及普朗特数的概念和意义进行剖析,我们将全面了解湍流模拟方法的原理和应用。

同时,我们还将探讨RANS模型的优缺点以及未来的发展方向。

通过本文的研究,我们可以更好地理解湍流普朗特数RANS模型在工程领域中的应用,并为进一步提高湍流模拟的准确性和可靠性提供参考和指导。

1.2 文章结构本文将按照以下结构进行讨论和分析湍流普朗特数(Reynolds Average Navier-Stokes, RANS)的相关内容:首先,在引言部分对本文的目的和重点进行简要介绍,为读者提供背景信息和整体把握文章的框架。

湍流

上述方程即为雷诺平均的N-S方程组
ui u j (ui u 'i )(u j u ' j ) ui u j u 'i u ' j ui u ' j u j u 'i ui u j u 'i u ' j
R u ' i u ' j
称为Reynolds应力项
4 - RANS方法
1 1 u 'i u 'i u ' j p ' u ' j 2

2) k方程模型
ij S ij
湍流扩散—— 以湍流粘性系 数进行的扩散
t / k k x j
u 'i u 'i x j x j
4 - RANS方法

两方程模型: k-ε模型
t c
k2

u k k uj u 'i u ' j i t x j x j x j
xj
t / k k x j

ui ui x j x j
4 - RANS方法
近壁修正—— 保证近壁处湍流粘性系数快速衰减到0
~ vt v f v1
f v1
最终的湍流粘性系数
cv1 7.1
3 3 cv31
,
~ v / v,
衰减函数
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
fv1
衰减函数
10 20 30 40
f v1 的图像
^ v/v
得到
u i
方程后,对
求导,乘以 生成

湍流

在管路设计中,湍流比层流需要更高的泵输出功率。

而在热交换器或者反应器设计中,湍流反而有利于热传递或者充分混合.有效地描述湍流的性质,至今仍然是物理学中的一个重大难题。

湍流问题曾被称为“经典物理学最后的疑团”。

因为它涉及到从微观到宏观许多时空尺度上的运动,它不仅和周围进行着能量交换,其内部也存在着各式各样的能量交换。

有人估计:在一个线度为ι的湍流中,信息产生率为其中v为运动学粘滞系数,u为湍流中最大漩涡的速度。

据此,即使是一杯咖啡被搅拌时也会产生1012比特/秒的信息。

难怪对湍流的研究进展甚缓,至今还停留在半经验理论的水平上。

早在阿基米德时代,人们就注意到了湍流现象。

1883年雷诺(Reynolds)指出:当流体的雷诺数R大于某个临界值Rc 时,它就从层流向湍流转化。

尔后,他又提出了著名的雷诺方程,试图用确定论的方法来解决这个问题,然而始终没有得到明确的结果。

从本世纪30年代开始,泰勒(Taylor)、卡曼(Karman)、哥尔莫柯洛夫(Kolmogorov)、周培源等人创立了湍流的统计理论,把概率论的方法引进了这个领域。

这不能不说是一个重大的进展,湍流中大漩涡套着中漩涡,中漩涡套着小漩涡,互相交叉互相混杂,这些运动着的漩涡数量之巨、种类之多、相互作用之繁决不是用几个甚至几十个确定论的方程可以描述的。

这几十年来,湍流的统计理论有了很大的发展,但是对这个复杂的问题几乎没有引出什么定量的预测。

随着科学的发展,电子计算机的诞生,在最近的实验和理论研究中都出现了有希望的新方向,研究的重点是一些能为理论研究所接受的比较简单的湍流发生机制,研究的对象也从流体力学扩充到物理、生物、化学、天文、地学等领域。

有人认为,对这个问题的研究很可能导致物理学的又一次革命湍流是对空间不规则和对时间无秩序的一种非线性、多尺度的流体运动,这种运动与不规则的流动边界一起产生了非常复杂的流动状态。

多年来国内外的许多研究者从不同角度对它们的机理进行了研究,诸如:混沌、分形、重整化群的方法;切变湍流的拟序结构、湍流大涡模拟、直接数值模拟等。

湍流尺度的特征长度_概述说明以及解释

湍流尺度的特征长度概述说明以及解释1. 引言1.1 概述湍流是一种复杂而普遍存在的流体运动形式,广泛应用于自然界和工程实践中。

在湍流过程中,存在着多个不同尺度的涡旋结构,这些尺度是描述湍流行为的关键参数之一,被称为湍流尺度的特征长度。

研究湍流尺度的特征长度具有重要理论意义和实际应用价值。

本文旨在全面概述和解释湍流尺度的特征长度并探讨其在流体运动中的影响。

首先,我们将介绍湍流尺度相关的定义和基本概念,包括涡旋结构、空间和时间尺度等。

其次,我们将探讨影响湍流尺度特征长度的因素,如雷诺数、壁面摩擦、传质传热等。

最后,我们将回顾目前已有的测量方法,并探讨其优缺点。

1.2 文章结构本文分为五个章节进行论述。

除此引言外,第二节将详细阐述湍流尺度的定义和基本概念,并介绍影响因素和常用测量方法;第三节将研究湍流尺度对流体运动的影响,包括与能量转换、传质传热的关系,并提供一些实际应用案例分析;第四节将介绍湍流尺度的数值模拟方法和现有的实验研究现状总结,并展望未来发展方向;最后一节为结论和展望部分,总结本文主要发现,并讨论文章局限性及未来研究方向建议。

1.3 目的本文旨在系统概述和解释湍流尺度的特征长度,并深入探讨其在流体运动中的重要性。

通过该篇文章,读者可以了解湍流尺度相关的基本概念、影响因素以及测量方法。

此外,我们还将着重阐明湍流尺度与能量转换、传质传热等关系,并通过实际案例分析展示其应用价值。

最后,我们将对湍流尺度领域的数值模拟和实验研究进展进行回顾,并提出展望未来发展方向。

以上是关于“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写,请参考并进行适当修改和编辑使得符合你个人写作风格。

2. 湍流尺度的特征长度2.1 定义和基本概念湍流尺度是指描述湍流现象中各种长度尺度的参数。

在湍流运动中,存在着不同大小的湍旋涡结构,这些结构的大小可以用尺度来描述。

常见的湍流尺度有大尺度和小尺度。

大尺度表示较为宏观且能够直接感知到的湍流结构,而小尺度则代表微观且更加细小的湍流结构。

fluent湍流粘度比

fluent湍流粘度比Fluent湍流粘度比湍流是一种流动状态,其中流体的速度在时间和空间上都发生了不规则的变化。

而粘度是流体抵抗变形的能力,是流体内部分子间相互作用的结果。

湍流粘度比是描述流体湍流状态和粘度之间关系的一个参数。

湍流粘度比是通过比较湍流流动和层流流动的粘度来定义的。

层流是一种在流体中,分子之间按照一定的规律排列并保持有序的流动状态。

而湍流则是分子之间的运动变得混乱无序,速度发生了不规则的变化。

湍流粘度比的定义是湍流流动的粘度与层流流动的粘度之间的比值。

湍流粘度比可以用来判断流体的流动状态是湍流还是层流。

当湍流粘度比大于某个临界值时,流体处于湍流状态;当湍流粘度比小于临界值时,流体处于层流状态。

这个临界值的大小取决于流体的性质和流动条件。

湍流粘度比的大小与流体的粘度、密度、流速等因素有关。

一般来说,粘度越大,湍流粘度比越小;密度越大,湍流粘度比越大;流速越大,湍流粘度比越大。

这是因为粘度越大,流体的内部分子间相互作用越强,流动变得更加有序,层流流动的比例增加,湍流粘度比就越小。

而密度越大,流体的惯性效应越强,湍流流动的比例增加,湍流粘度比就越大。

流速越大,流体的速度变化越剧烈,湍流流动的比例增加,湍流粘度比就越大。

湍流粘度比在流体力学和工程中有着广泛的应用。

在液体管道中,湍流粘度比的大小决定了流体的流动特性。

当湍流粘度比较大时,流体的流动变得混乱,管道中会产生涡旋和涡流,流体的流速和流量都会增加。

而当湍流粘度比较小时,流体的流动变得有序,流速和流量都会减小。

因此,通过控制湍流粘度比,可以调节流体在管道中的流速和流量。

在空气动力学中,湍流粘度比也是一个重要的参数。

湍流的产生和发展对于飞行器的气动性能和稳定性都有着重要的影响。

通过控制湍流粘度比,可以减小飞行器的阻力,提高气动效率。

因此,湍流粘度比的研究对于飞行器的设计和优化具有重要意义。

总结起来,湍流粘度比是描述流体湍流状态和粘度之间关系的一个参数。

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定义湍流参数预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制FLUENT6.1全攻略6定压强跳跃、流动方向、环境总压和总温。

(9)出口通风条件:在出口处给定损失系数、流动方向、环境总压和总温。

(10)排气风扇条件:在假设出口处存在排气风扇的情况下,给定出口处的压强跳跃和静压。

8.2.2 定义湍流参数在流场的入口、出口和远场边界上,用户需要定义流场的湍流参数。

在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。

在使用各种湍流模型时,哪些变量需要设定,哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值,都是经常困扰用户的问题。

本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法,湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF (用户自定义函数)来定义,具体方法请参见相关章节的叙述。

在大多数情况下,湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的,因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。

特别是在不知道湍流参量的分布规律时,在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。

在设置边界条件时,首先应该定性地对流动进行分析,以便边界条件的设置不违背物理规律。

违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果,甚至使计算发散而无法进行下去。

在Turbulence Specification Method (湍流定义方法)下拉列表中,可以简单地用一个常数来定义湍流参数,即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。

下面具体讨论这些湍流参数的含义,以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置:(1)湍流强度(Turbulence Intensity )湍流强度I 的定义如下:avgu w v u I 222'''++= (8-1)上式中'u 、'v 和'w 是速度脉动量,avg u 是平均速度。

湍流强度小于1%时,可以认为湍流强度是比较低的,而在湍流强度大于10%时,则可以认为湍流强度是比较高的。

在来流为层流时,湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。

比如在模拟风洞试验的计算中,自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。

在现代的低湍流度风洞中,自由流的湍流强度通常低于0.05%。

内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。

如果上游是没有充分发展的未受扰流动,则进口处可以使用低湍流强度。

如果上游是充分发展的湍流,则进口处湍流强度可以达到几个百分点。

如果管道中的流动是充分发展的湍流,则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到,这个公式是从管流经验公式得到的:FLUENT6.1全攻略7()81Re 16.0'?=≡H D avg u u I (8-2)式中下标H D 是Hydraulic Diameter (水力直径)的意思,即(8-2)式中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。

(2)湍流的长度尺度与水力直径湍流能量主要集中在大涡结构中,而湍流长度尺度l 则是与大涡结构相关的物理量。

在充分发展的管流中,因为漩涡尺度不可能大于管道直径,所以l 是受到管道尺寸制约的几何量。

湍流长度尺度l 与管道物理尺寸L 关系可以表示为:L l 07.0= (8-3)式中的比例因子0.07是充分发展管流中混合长的最大值,而L 则是管道直径。

在管道截面不是圆形时,L 可以取为管道的水力直径。

湍流的特征长取决于对湍流发展具有决定性影响的几何尺度。

在上面的讨论中,管道直径是决定湍流发展过程的唯一长度量。

如果在流动中还存在其他对流动影响更大的物体,比如在管道中存在一个障碍物,而障碍物对湍流的发生和发展过程起着重要的干扰作用。

在这种情况下,湍流特征长就应该取为障碍物的特征长度。

从上面的分析可知,虽然(8-3)式对于大多数管道流动是适用的,但并不是普遍适用的,在某些情况下可以进行调整。

在FLUENT 中选择特征长L 或湍流长度尺度l 的方法如下:1)对于充分发展的内流,可以用Intensity and Hydraulic Diameter (湍流强度与水力直径)方法定义湍流,其中湍流特征长度就是Hydraulic Diameter (水力直径)H D 。

2)对于导向叶片或分流板下游的流场,可以用Intensity and Hydraulic Diameter (湍流强度与水力直径)定义湍流,并在Hydrauli Diameter (水力直径)中将导向叶片或分流板的开口部分的长度L 定义为特征长度。

3)如果进口处的流动为受到壁面限制且带有湍流边界层的流动,可以在Intensity andLength Scale 面板中用边界层厚度99δ通过公式994.0δ=l 计算得到湍流长度尺度l 。

最后在Turbulence Length Scale (湍流长度尺度)中输入l 的值。

(2)湍流粘度比湍流粘度比μμ/t 与湍流雷诺数t Re 成正比。

湍流雷诺数的定义为:ευ2Re k t = (8-4)t Re 在高雷诺数边界层、剪切层和充分发展的管道流动中的数值较大,其量级大约在FLUENT6.1全攻略8100到1000之间。

而在大多数外部流动的自由流边界上,μμ/t 的值很小。

在典型情况下,μμ/t 的值在1到10之间。

用湍流粘度比定义流动时,可以使用Turbulent viscosity Ratio (湍流粘度比)或Intensity and Viscosity Ratio (湍流强度和粘度比)进行定义。

前者适用于Spalart-Allmaras 模型,后者适用于ε?k 模型、ω?k 模型和RSM 模型。

(3)推导湍流变量时采用的关系式为了从前面讲到的湍流强度I 、湍流长度尺度L 和湍流粘度比μμ/t 求出其他湍流变量,必须采用几个经验关系式。

在FLUENT 中使用的经验关系式主要包括下面几种:1)从湍流强度和长度尺度求出修正的湍流粘度在使用Spalart-Allmaras 模型时,可以用湍流强度I 和长度尺度l 求出修正的湍流粘度υ~,具体公式如下: l I u avg 23~=υ (8-5)在使用FLUENT 时,如果在Spalart-Allmaras 模型中选择Intensity and Hydraulic Diameter (湍流强度与水力直径)选项,则修正的湍流粘度就用这个公式求出。

其中的长度尺度l 则用式(8-3)求出。

2)用湍流强度求出湍流动能湍流动能k 与湍流强度I 的关系如下:()223I u k avg = (8-6)式中avg u 为平均流速。

如果在使用FLUENT 时没有直接输入湍流动能k 和湍流耗散率ε的值,则可以使用Intensity and Hydraulic Diameter (湍流强度与水力直径)、Intensity and Length Scale (湍流强度与长度尺度)或Intensity and Viscosity Ratio (湍流强度与粘度比)等方法确定湍流动能,而确定的办法就是使用公式(8-6)。

3)用长度尺度求出湍流耗散率长度尺度l 与湍流耗散率之间的关系为:lk C 2/34/3με= (8-7)式中μC 为湍流模型中的一个经验常数,其值约等于0.09。

在没有直接输入湍流动能k 和湍流耗散率ε的情况下,可以用Intensity and HydraulicFLUENT6.1全攻略9Diameter (湍流强度与水力直径)或Intensity and Length Scale (湍流强度与长度尺度)等办法,利用上述公式确定湍流耗散率ε。

4)用湍流粘度比求出湍流耗散率湍流耗散率ε与湍流粘度比μμ/t 和湍流动能k 的关系如下:12=μμμρεμt k C (8-8)式中μC 为湍流模型中的一个经验常数,其值约等于0.09。

在没有直接输入湍流动能k 和湍流耗散率ε的情况下,可以用Intensity and Viscosity Ratio (湍流强度与粘度比)定义湍流变量,实际上就是利用上述公式算出湍流耗散率ε。

5)湍流衰减过程中湍流耗散率的计算如果计算风洞阻尼网下游试验段中的流场,可以用下式求出湍流耗散率ε:∞∞Δ≈L kU ε (8-9)式中k Δ是湍流动能k 的衰减量,比如可以设为入口处k 值的10%,∞U 是自由流速度,∞L 是自由流区域的长度。

(8-9)式是对高雷诺数各向同性湍流衰减指数律的线性近似,其理论基础是衰减湍流中湍流动能k 的方程:ε?=??xk U (8-10)如果用这种方法计算ε,还需要用(8-8)式检验计算结果,以保证湍流粘度比μμ/t 不过大。

虽然这种方法在FLUENT 中没有使用,但是可以用这种方法估算出自由流中的湍流耗散率ε,然后再用(8-6)式确定k ,最后在Turbulence Specification Method (湍流定义方法)下拉列表中选择K and Epsilon (k 和ε)并k 和ε的计算结果输入到相应的栏目中。

6)用长度尺度计算比耗散率如果知道湍流长度尺度l ,可以用下式确定ω:lC k 25.05.0μω= (8-11)式中μC 和长度尺度l 的取法与前面段落中所述相同。

在使用Intensity and Hydraulic Diameter (湍流强度与水力直径)或Intensity and Length Scale (湍流强度与长度尺度)定FLUENT6.1全攻略10义湍流时,FLUENT 用的就是这种方法。

7)用湍流粘度比计算比耗散率ω的值还可以用μμ/t 和k 通过下式计算得出:1=μμμρωt k (8-12)在使用Intensity and Viscosity Ratio (湍流强度与粘度比)方法定义湍流时,FLUENT 就是使用上述关系式对湍流进行定义的。

8)用湍流动能定义雷诺应力分量在使用RSM (雷诺应力模型)时,如果用户没有在Reynolds-Stess Specification Method (雷诺应力定义方法)的Reynolds-Stress Components (雷诺应力分量)选项中直接定义雷诺应力的值,则雷诺应力的值将由给定的k 值计算得出。

假定湍流是各向同性的,即:0''=j i u u (8-13)且:k u u 32''=αα (不对α隐含求和)(8-14)如果用户在Reynolds-Stress Specification Method (雷诺应力定义方法)下拉列表中选择K or Turbulence Intensity (k 或湍流强度)时,FLUENT 就用这种方法定义湍流。

(4)在大涡模拟方法(LES )中定义进口湍流在使用速度进口条件时,可以将湍流强度作为对LES 进口速度场的扰动定义在边界条件中。

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