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湍流模型及其分类的介绍,

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在各种湍流模型中,双方程模型复杂性适度,同时普遍性尚可,已在相当广的应用范围内得到检验,证明有效。因此,k-ε 模型在流体机械内部湍流流动的数值模拟上得到了广泛的应用。下面对标准k-ε 模型,作一详细介绍。k 方程是个精确方程,ε方程是个由经验公式导出的方程,k-ε 模型假定流场完全是湍流,分子之间的黏性可以忽略,标准k-ε 模型因而只对完全是湍流的流场有效。

湍流模型及其分类的介绍,

根据采用的微分输运方程个数,湍流模型可分为零方程模型、单方程模型、双方程模型、雷诺应力模型和代数应力模型等。

在各种湍流模型中,双方程模型复杂性适度,同时普遍性尚可,已在相当广的应用范围内得到检验,证明有效。而在各类双方程模型中,k-ε 模型由于在各类湍流尺度方程中,ε方程最为简单,得到最广泛的应用。尽管该模型在模拟浮力流和旋转流等各向异性湍流方面还存在问题,但目前已可以通过修正(如壁面函数法、低雷诺数模拟法及带旋流修正)来改善对各向异性湍流的预报。因此,k-ε 模型在流体机械内部湍流流动的数值模拟上得到了广泛的应用。下面对标准k-ε 模型,作一详细介绍。

标准k-ε 模型是个半经验公式,主要是基于湍流动能和扩散率。k 方程是个精确方程,ε方程是个由经验公式导出的方程,k-ε 模型假定流场完全是湍流,分子之间的黏性可以忽略,标准k-ε 模型因而只对完全是湍流的流场有效。

当流动为不可压,且不考虑用户自定义的源项时,标准的k-ε 模型的方程为:

湍流动能方程

湍动能耗散率方程(www.xing528.com)

式中 μT——湍动黏度,μT=Cμρ(k2/ε);

Gk——应力生成项,

σk、σε——k方程和ε 方程的湍流Prandtl数,计算中常用取σk=1.0及σε=1.33。

其他常数,根据计算经验可取为Cμ=0.09,Cε1=1.44,Cε2=1.92,Cε3=1.44~192。

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