fluent：关于湍流模型和湍流方程

合集 - FLUENT(14)

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0|1水平有限理解较为浅显，以后会进行改进。

1|0湍流数值模拟

湍流数值模拟方法主要有三种：

1. 直接模拟（DNS）：不需要对湍流流动建立模型，采用数值计算直接求解流动的控制方程，需要大的计算机内存和大量时间；
2. 大涡模拟（LES）：大尺度直接数值求解，小尺度建立模型；
3. 雷诺时均模拟（RANS）：不计算各种尺度的湍流脉动，只计算平均运动，工程中广泛应用。

2|0湍流方程

湍流方程中，速度和密度都可以表示平均值+脉动量，将这个带入基本方程就可以得到质量方程、动量方程。在动量方程中会多一个雷诺应力，此时动量方程叫雷诺方程。雷诺应力=湍流粘性系数乘以速度梯度，根据对粘性项的不同处理方式，可以将湍流模型分为零方程、一方程、二方程及两流体模型。这几个模型是基于一阶封闭模型（假设雷诺应力正比于时均应变率），此外还有二阶封闭模型：雷诺应力模型、代数应力模型。

3|0模型区别

3|1一方程

S-A模型：低雷诺数计算，特别是需要准确计算边界层黏性影响

3|2二方程

1. k-e：计算旋流误差大
2. RNG-k-e：旋流
3. Realizable-k-e：添加了湍流粘度公式，更精确的模拟平面/圆形射流的扩散速度，旋流、分离流计算也不错
4. k-w：考虑了低雷诺数、剪切流、可压缩流动的影响
5. SST-k-w：综合k-e和k-w优点，两个模型乘以一个混合函数再相加得到这个模型，混合函数=1，在近壁面区等价于k-w，混合函数=0，自动转换为远壁面k-e模型

3|3三方程/四方程

转捩模型：用于模拟层流向湍流的转捩过程。

3|4七方程

雷诺应力模型（RSM）：雷诺应力明显具有各向异性

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本文作者：宋培荣
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