【湍流】fluent中的 Standard k-ω Model
ANSYS FLUENTT中的標準k-ω模型是基于Wilcox k-ω模型,這包含對低雷諾數效應,壓縮,剪切流的修正。Wilcox模型的弱點之一是解對剪切層外k和ω值的敏感性。雖然在ANSYS Fluent中實現的新公式減少了這種依賴性,但它仍然可以對求解產生顯著的影響,特別是對于自由剪切流。
標準k-ω模型是一種基于湍流動能(k)和耗散率(ω)輸運方程的經驗模型,也可以認為是ε比k。k-ω模型被修正這些年來,產生源項已經被添加到k和ω方程,這大大改進了模型預測自由剪切流的準確性。
湍流動能k和耗散率ω,從以下輸運方程得到:
其中G_k表示平均速度梯度產生的湍流動能;
G_w表示w的生成;
τ_k 和 τ_w分別代表k和w的有效擴散系數;
Y_k和Y_w表示k和w在湍流作用下的耗散;
S_k和S_w是用戶定義的源項;
以上各項計算方法如下。
k-ω模型的有效擴散系數由下式給出:
σ_k和σ_ω分別代表k和ω的湍流普朗特數,結合k和ω計算湍流粘度μ_t:
系數α*抑制湍流粘度,所以要對低雷諾數修正,它是由下式給出:
其中,
注意,在k-ω模型的高雷諾數形式下,α*=α*∞ = 1。
G_k表示平均速度梯度產生的湍流動能。由k的輸運方程可知,這一項可以定義為:
用符合Boussinesq假設的方法計算G_k,
其中S是平均應變率張量的模量,定義方式與k-ε模型相同。
ω的產生由下式給出:
其中,G_k由式4-73給出。
系數α是
其中R_ω = 2.95。α*和Re_t分別由式4-68和式4-69給出。
注意,在k-ω模型的高雷諾數形式下,α*=α*∞ = 1。
k的耗散為:
其中,
其中,Re_t由式4-69給出。
ω的耗散由下式給出:
其中,
應變率張量S_ij定義于式4-25。
β*_i和F(M_t)分別由式4-81和式4-90定義。
可壓縮函數F(M_t)由下式給出:
其中,
注意,在k-ω模型的高雷諾數形式下,β_i *=β_∞* ,不可壓縮形式β*=β_i *。
壓縮效應在非常有限的自由剪切流實驗中進行了校準,不推薦普遍使用。默認情況下是禁用的。
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