ANSYS Fluent 湍流判断和湍流模型（一）

 

层流&湍流判断

1. 当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流。

2. 当流速增加到很大时，流线不再清晰可辨，流场中有许多小璇涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合，这时的流体做不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流。

 

雷诺数

瑞利数&普朗特数

 

概述

 

工业流动中广泛应用的RANS湍流模型及场合

 

湍流模型计算开销

 

一、Inviscid 无粘性

用于粘性力相对于惯性力可以忽略的流动。

计算过程忽略粘性作用。

 

二、Laminar层流

用于计算域内流动状态为层流时。

层流计算，不需要参数。

 

三、Spalart-Allmaras SA模型

用于航空领域、透平机械、涡轮机械、几何简单的外流场计算

1. 特点

• 只需求解一个输运方程，相比其他湍流模型计算速度快。

• 对逆压梯度问题结果较好。

• 无法准确模拟自由剪切流，如射流。

• 无法准确模拟均匀衰减、各项同性湍流。

• 使用：参数基本采用默认

 

四、k-epsilon k-ε模型

应用最广泛，包括三种形式：标准k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε。

1. 1. 标准k-ε：

2. 工程中应用最广泛；稳定且相对精确；包括可压缩、浮力、燃烧等子模型；

3. 必须使用壁面函数；在流动有强分离、大压力梯度情况下结果不太准确。

4. 2. RNG k-ε：

5. 对更复杂的剪切流来说比标准k-ε表现更好，比如剪切流，旋涡和分离流；

6. 旋流修正；解决低雷诺数下的differential viscosity模型。

7. 3. Realizable k-ε：

8. 对平面射流和圆形射流的散布率预测得更加精确；

9. 对包括旋转、逆压梯度下的边界层、分离，循环流动提供较好的性能。

10. 使用：一般选择子模型和壁面函数，其他默认。

11. 

 

五、k-omega k-ω模型

包括三种形式：标准k-ω, SST k-ω。

对于有压力梯度的大范围边界层流动精确稳定。

1. 1. 标准k-ω：

2. 航天和涡轮机械领域广泛应用；

3. 下边包括低雷诺数修正Low-Re Corrections，剪切流动修正 Shaear Flow Corrections；

4. 2. SST k-ω

5. 包含修正的湍流粘性公式来解决湍流剪应力引起的运输效果；

6. 

文章来源：水木制造