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各种湍流模型(k-e,雷诺应力模型)

(2015-01-23 16:18:31)
标签:

涡粘膜型

雷诺应力

fluent

k-e

模型

分类: FLUENT

注意箭头指向计算机内存需求大的方向。

http://image.sciencenet.cn/album/201501/23/152309pc6trmwoo6crg4c7.png

  1. S-A模型求解修正涡粘系数的一个输运方程,计算量小。主要应用于气动领域。但是在工程上不常用。

  2. 标准k-ε模型(SKE): 在一方程的基础上引入一个关于耗散率ε的方程。但是注意,这个方程不是推导来的,而是基于现象得到的。

    本身,耗散现象就是由于分子之间热运动和摩擦引起的。

http://image.sciencenet.cn/album/201501/23/160721sklcpj1bp1xxkrw8.png

耗散率和k以及湍流长度尺度相关:

http://image.sciencenet.cn/album/201501/23/160921dvpv67ewb96u747s.png

结合k方程,我们可以表示出来涡粘系数。一旦涡粘系数求出来,那么RANS方程组就是封闭的了。

http://image.sciencenet.cn/album/201501/23/160921iyk807ah0oid8dm8.png


http://blog.sciencenet.cn/static/ueditor/dialogs/emotion/images/jx2/j_0069.gif SKE模型的特点(是目前工业上应用最为广泛的模型)

- 模型参数通过实验数据校正过,如管流,平板流等

- 对大多数应用有很好的精度和较好的稳定性


http://blog.sciencenet.cn/static/ueditor/dialogs/emotion/images/jx2/j_0064.gif SKE的局限性:

- 对有大的压力梯度,强分离流,强旋流和大曲率流动,模拟精度不够

- 难以准备模拟出射流的传播

- 对有大的应变区域(如近分离点),模拟的K偏大


3, Realizable k-ε(RKE)模型:

  • 耗散率 ε方程是由漩涡运动的均方差导出的,这是和SKE根本的不同。

因为SKE模型对于时均应变率特别大的的情形,有可能导致负的正应力(雷诺应力)。为了使流动符合物理规律,需要对正应力进行某种约束。因此由文献指出,Cμ  不应该是常数,而应该和应变率相关。也就是指涡粘系数应该是和应变率相关的。   



RNG模型对比于SKE模型:

- k-ε方程中的常数是通过重正规化群理论分析得到的,而不是通过实验得到的,修正了耗散率方程。

- 对一些复杂的剪切流,有大应变率,漩涡,分离等流动问题比SKE表现好。

 

5, 标准K-W(SKW)模型:

多用于气动和旋转机械领域


6,SSTKW


7,RSM模型:计算代价大,而且结果也不总是优于k-e模型。

 

 

 

 

 

 

 

 


 

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