Standard k-ε Model
關(guān)注創(chuàng)建者：CFD流 創(chuàng)建時間：2020-05-22
Standard k-ε Model的實例教程
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(qū)別如下：
湍流粘度的計算方法；
控制K和ε湍流擴(kuò)散的湍流普朗特數(shù)；
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(jīng)濟(jì)性和對大范圍湍流的合理預(yù)測，所以它在工業(yè)流動和傳熱模擬中非常受歡迎。它是一個半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停Ｐ头匠痰耐茖?dǎo)依賴于現(xiàn)象和經(jīng)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(dǎo)出來的，而ε的模型傳輸方程是通過物理推理得到的，與數(shù)學(xué)上的精確方程相似性很小。
在模型的推導(dǎo)過程中，假設(shè)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(yōu)缺點逐漸為人所知，為了提高其性能，對其進(jìn)行了一些改進(jìn)。Fluent中有:RNG模型和relizable模型。
展開 計算條件：
烤爐傳送速度：5 mm/s
加熱時間：600 sec
加熱溫度曲線
計算模型
詳細(xì)的回流焊以及PCB模型
物理模型
考慮湍流，Standard k-ε model
考慮熱以及輻射
考慮移動物體
網(wǎng)格
500萬網(wǎng)格
布線網(wǎng)格尺寸：0.2mm
網(wǎng)格采用Block Mesh方法，對電路板區(qū)域單獨加密。這種方法能夠有效的減少網(wǎng)格數(shù)目。
結(jié)果
1， 回流焊爐內(nèi)溫度隨時間的變化
從視頻中可清晰看到PCB板表面以及附近的流場分布
2， 焊料溫度隨時間的變化
PCB板不同地方的溫度隨時間的變化
3， PCB板溫度隨時間的變化
從視頻中可得到PCB板表面溫度隨時間的變化過程，同時也能看到PCB板表面溫度并非均勻。
4， 不同PCB板部件布置下的溫度變化
進(jìn)一步考慮不同PCB板部件布置的影響，不同部件布置對溫度場的變化。
以下所示的是原有布置方案域修改布置方案的示意圖。
以上比較了不同布置方案下的溫度變化。
同時也比較了FET和Registor兩個地方的溫度隨時間的變化，通過分析能夠得到溫度曲線的不同。
展開 
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Standard k-ε Model的最新內(nèi)容
選擇Standard壓力求解器，Momentum、k、ε均選擇Second Order Upwind格式，按照此設(shè)置完成泵的仿真計算。
2.3 仿真實驗設(shè)計
通過仿真分析葉片出口角度、葉片出口寬度以及葉片厚度對人工心臟泵剪切應(yīng)力和水力性能的影響，從中選取最佳的葉片出口角度、葉片出口寬度、葉片厚度。
計算條件：
烤爐傳送速度：5 mm/s
加熱時間：600 sec
加熱溫度曲線
計算模型
詳細(xì)的回流焊以及PCB模型
物理模型
考慮湍流，Standard k-ε model
考慮熱以及輻射
考慮移動物體
網(wǎng)格
500萬網(wǎng)格
采用K-ε湍流模型（采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)），Define → Models → Viscous
（a） 選擇K-ε ( 2 eqn 模型)
（b）保留Near wall Treatment面板下的Standard Wall Function設(shè)置
（c）在K-ε Multiphase Model面板下，采用Dispersed模型，dispersed湍流模型在一相為連續(xù)相，而材料密度較大情況下采用，而且Stocks
采用K-ε湍流模型（采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)），Define → Models → Viscous
（a） 選擇K-ε ( 2 eqn 模型)
（b）保留Near wall Treatment面板下的Standard Wall Function設(shè)置
（c）在K-ε Multiphase Model面板下，采用Dispersed模型，dispersed湍流模型在一相為連續(xù)相，而材料密度較大情況下采用，而且Stocks
下面對UMAT 中用到的一些變量進(jìn)行說明：
DDSDDE ? NTENS, NTENS ?
是一個 NTENS 維的方陣，稱作雅可比矩陣，??σ / ??ε ，?σ 是應(yīng)力的增量，?ε 是應(yīng)變的增量， DDSDDE ? I , J ? 表示增量步結(jié)束時第 J 個應(yīng)變分量的改變引起的第 I 個應(yīng)力分量的變化。
ABAQUS各模塊簡介
ABAQUS 有兩個主要的分析模塊：ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit 。ABAQUS/Standard還有兩個特殊用途的附加分析模塊：ABAQUS/Aqua和ABAQUS/Design。
對SST k-ω模型包括的所有改進(jìn)BSL k-ω模型, 此外還解釋了湍流中剪切應(yīng)力的輸運在湍流粘度中的定義。這些特性使SST k-ω模型更精確和可靠對更廣泛的流動(例如,逆壓力梯度流動、翼型跨音速激波)比標(biāo)準(zhǔn)
【湍流】fluent中的 Standard k-ω Model和BSL k-ω
Baseline (BSL) k-ω Model模型。
01—
RNG k-ε Model的輸運方程
RNG k-ε湍流模型來源于瞬態(tài)n - s方程,用一種稱為重整化群(RNG)的數(shù)學(xué)方法。模型中的常數(shù)分析推導(dǎo)結(jié)果不同于standard k-ε模型,在k和ε輸運方程中增加了項。
這些模型的主要區(qū)別如下：
湍流粘度的計算方法；
控制K和ε湍流擴(kuò)散的湍流普朗特數(shù)；
ε方程中的生成項和消耗項；
Standard k-ε Model
● 推進(jìn)波前法的自動網(wǎng)格技術(shù)
● 混合網(wǎng)格的3D模型：四面體、五面體、六面體、八面體等
● 完全的不連續(xù)網(wǎng)格
● 多種湍流模型( standard k-ε / RNG / MP k-ε…model)
● 可壓與不可壓流體模擬
● 定常/非定常模擬
● 熱流分析(傳導(dǎo),對流和輻射(VF method) )
● 非牛頓流體分析
● 多相流的擴(kuò)散分析
● 移動邊界、旋轉(zhuǎn)邊界模擬分析
