fluent模型选择.doc

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），尤其是强旋流运动现阶段受计算机内存和CPU处理能力的限制，还不能画出足够细的网格，以适应DNS求解的需要；湍流模式理论忽略了大涡的各向异性，平均运算将脉动量的全部细节一律抹平，丢失了包含在脉动量中大量的有重要意义的信息，模拟流场与实际相差也较大，只能作为一种工程参考与这两类计算方法相比大涡模拟(LES)有着不可比拟的优点大涡模拟方法将雷诺平均方法和直接模拟方法相结合，对湍流的大尺度分量直接进行数值计算，而小尺度分量对大涡的影响则建立模型模拟这种方法比直接数值模拟的计算规模小，有实现的可行性；但又比传统的湍流模式理论具有更广泛的适应性因而现今采用大涡模拟方法来模拟流场是一种较好的折衷方法本文采用大涡模拟(LES)研究旋风流场中的湍流结构。