fluent中standard k-ε湍流模型介紹

standard, RNG, 和 realizable k-ε模型,這三種模型的形式都很相似,都有k和ε的輸運方程。這些模型的主要區別如下:

  • 湍流粘度的計算方法;

  • 控制K和ε湍流擴散的湍流普朗特數;

  • ε方程中的生成項和消耗項;



Standard k-ε Model



雙方程湍流模型允許通過求解兩個獨立的輸運方程來確定湍流長度和時間尺度。Fluent中的standard模型就屬于這類模型,自Launder和Spalding提出以來,一直是實際工程流動計算的主力。它具有很好的魯棒性、經濟性和對大范圍湍流的合理預測,所以它在工業流動和傳熱模擬中非常受歡迎。它是一個半經驗模型,模型方程的推導依賴于現象和經驗。

standard模型是基于湍流動能K及其耗散率ε的輸運方程的模型。K的模型傳輸方程是從精確方程推導出來的,而ε的模型傳輸方程是通過物理推理得到的,與數學上的精確方程相似性很小。

在模型的推導過程中,假設流動完全是湍流,分子粘度的影響可以忽略不計。因此,standard模型只適用于完全湍流。隨著standard模型的優缺點逐漸為人所知,為了提高其性能,對其進行了一些改進。Fluent中有:RNG模型和relizable模型。

湍流動能k,及其耗散率ε ,由以下輸運方程得到:

fluent中standard k-ε湍流模型介紹的圖1
在這些方程中,
  • G_k表示平均速度梯度引起的湍流動能的產生;
  • G_b是由浮力產生的紊流動能;
  • Y_M表示可壓縮湍流中波動膨脹對總耗散率的貢獻;
  • C_1ε、c_2ε和C_3ε是常數;
  • σ_k和σ_ε分別是K和 的湍流普朗特數;
  • S_k和S_ε是用戶定義的源項;
C_1ε=1.44,c_2ε=1.92,σ_k=1.0,σ_ε=1.3
湍流(或渦流)粘度μ_t的計算方法如下:
fluent中standard k-ε湍流模型介紹的圖2
其中,C_μ是常數。
C_μ=0.09
這些默認值是在基本湍流的實驗中確定的,包括經常遇到的剪切流,如邊界層、混合層和射流,以及衰減的各向同性網格湍流。研究發現,在很大范圍的壁面約束和自由剪切流動中都能得到比較好的結果。盡管模型常量的默認值是最被廣泛接受的標準值,但也可以在 Viscous Model Dialog Box中更改它們(如果需要)。

關注微信公眾號:CFD流。

我有一萬個CFD故事講給你聽

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP