層流&湍流判斷

1. 當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流。

2. 當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清晰可辨，流場(chǎng)中有許多小璇渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合，這時(shí)的流體做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流。

 

雷諾數(shù)

瑞利數(shù)&普朗特?cái)?shù)

 

概述

 

工業(yè)流動(dòng)中廣泛應(yīng)用的RANS湍流模型及場(chǎng)合

 

湍流模型計(jì)算開(kāi)銷

 

一、Inviscid 無(wú)粘性

用于粘性力相對(duì)于慣性力可以忽略的流動(dòng)。

計(jì)算過(guò)程忽略粘性作用。

 

二、Laminar層流

用于計(jì)算域內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)。

層流計(jì)算，不需要參數(shù)。

 

三、Spalart-Allmaras SA模型

用于航空領(lǐng)域、透平機(jī)械、渦輪機(jī)械、幾何簡(jiǎn)單的外流場(chǎng)計(jì)算

1. 特點(diǎn)

• 只需求解一個(gè)輸運(yùn)方程，相比其他湍流模型計(jì)算速度快。

• 對(duì)逆壓梯度問(wèn)題結(jié)果較好。

• 無(wú)法準(zhǔn)確模擬自由剪切流，如射流。

• 無(wú)法準(zhǔn)確模擬均勻衰減、各項(xiàng)同性湍流。

• 使用：參數(shù)基本采用默認(rèn)

 

四、k-epsilon k-ε模型

應(yīng)用最廣泛，包括三種形式：標(biāo)準(zhǔn)k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε。

1. 1. 標(biāo)準(zhǔn)k-ε：

2. 工程中應(yīng)用最廣泛；穩(wěn)定且相對(duì)精確；包括可壓縮、浮力、燃燒等子模型；

3. 必須使用壁面函數(shù)；在流動(dòng)有強(qiáng)分離、大壓力梯度情況下結(jié)果不太準(zhǔn)確。

4. 2. RNG k-ε：

5. 對(duì)更復(fù)雜的剪切流來(lái)說(shuō)比標(biāo)準(zhǔn)k-ε表現(xiàn)更好，比如剪切流，旋渦和分離流；

6. 旋流修正；解決低雷諾數(shù)下的differential viscosity模型。

7. 3. Realizable k-ε：

8. 對(duì)平面射流和圓形射流的散布率預(yù)測(cè)得更加精確；

9. 對(duì)包括旋轉(zhuǎn)、逆壓梯度下的邊界層、分離，循環(huán)流動(dòng)提供較好的性能。

10. 使用：一般選擇子模型和壁面函數(shù)，其他默認(rèn)。

11. 

 

五、k-omega k-ω模型

包括三種形式：標(biāo)準(zhǔn)k-ω, SST k-ω。

對(duì)于有壓力梯度的大范圍邊界層流動(dòng)精確穩(wěn)定。

1. 1. 標(biāo)準(zhǔn)k-ω：

2. 航天和渦輪機(jī)械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；

3. 下邊包括低雷諾數(shù)修正Low-Re Corrections，剪切流動(dòng)修正 Shaear Flow Corrections；

4. 2. SST k-ω

5. 包含修正的湍流粘性公式來(lái)解決湍流剪應(yīng)力引起的運(yùn)輸效果；

6. 

文章來(lái)源：水木制造