[转载-FLUENT学习]流动仿真计算时湍流模型的选择
转自新浪博客《闲谈CFD(6)——FLUENT中常用的湍流模型》。以下为转载内容
本文内容摘自《精通CFD工程仿真与案例实战》。实际上也是帮助文档的翻译,英文好的可直接参阅帮助文档。
FLUENT中的湍流模型很多,有单方程模型,双方程模型,雷诺应力模型,转捩模型等等。这里只针对最常用的模型。
1、湍流模型描述
模型 |
描述 |
Spalart-Allmaras |
单方程模型,直接解出修正过的湍流粘性,用于有界壁面流动的航空领域(需要较好的近壁面网格)尤其是绕流过程;该模型也可用于粗网格。 |
Standard k-e |
双方程模型。是默认的k-e模型,系数由经验公式给出。只对高Re的湍流有效,包含粘性热、浮力、压缩性等选项 |
RNG k-e |
标准k-e模型的变形,方程和系数来自解析解。在e方程中改善了模拟高应变流动的能力; 用来预测中等强度的旋游和低雷诺数流动 |
Realizable k-e |
标准k-e模型的变形。用数学约束改善模型的性能。能用于预测中等强度的旋流 |
Standard k-w |
两个输运方程求解k与w。对于有界壁面和低雷诺数流动性能较好,尤其是绕流问题;包含转捩。自由剪切和压缩性选项 |
SST k-w |
标准k-w模型的变形。使用混合函数将标准k-e模型与k-w模型结合起来,包含了转捩和剪切选项 |
Reynolds Stress |
直接使用输运方程来解出雷诺应力,避免了其它模型的粘性假设,模拟强旋流相比其它模型有明显优势 |
2、湍流模型的选择
模型 |
用法 |
Spalart Allmaras |
计算量小,对一定复杂的边界层问题有较好的效果 计算结果没有被 广泛的测试,缺少子模型 典型的应用场合为航空领域的绕流模拟 |
Standard k-e |
应用多,计算量适中,有较多数据积累和比较高的精度 对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效果欠佳 一般工程计算都使用此模型,其收敛性和计算精度能满足一般的工程计算要求,但模拟旋流和绕流时有缺陷 |
RNG k-e |
能模拟射流撞击、分离流、二次流和旋流等 中等复杂流动 受到涡旋粘性同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外,其它流动都可以使用此模型 |
Realizable k-e |
和RNG基本一致,还可以更好的模拟圆形射流 受到涡旋粘性同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外,其它流动都可以使用此模型 |
Stand k-w |
对于壁面边界层,自由剪切流,低雷诺数流动性能较好。适合于存在逆压力梯度时的边界层流动,分离与转捩 |
SST k-w |
基本与标准k-w模型相同。由于对壁距离依赖性较强,因此不太适合于自由剪切流 |
Reynolds Stress |
是最复杂的RANS模型。避免了同性的涡粘性假设。占用较多的CPU时间和内存。收敛较难。对于复杂3D流动适用(如弯曲管道、旋转、旋流燃烧、旋风),尤其是强旋流运动。 |
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