fluent 湍流模型.docx

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1、fluent湍流模型10.10.1湍流选项湍流模型可用的不同的选项在10.3到10.7节已经具体的介绍过了。这里将提供这些选项的用法。假如你选择的是Spalart-Allmaras模型，下列选项是有用的：Vorticity-basedproduction基于漩涡的产出Strain/vorticity-basedproduction基于应变/漩涡的产出Viscousheating对耦合算法总是激活假如你选择的是标准的-k模型或是可实行的-k模型，下列选项是有用的：Viscousheating对耦合算法总是激活Inclusionofbuoyancyeffectson包含浮力对的影响假如你选择的是R

2、NG-k模型，下列选项是有用的：Differentialviscositymodel微分粘性模型Swirlmodification涡动修正Viscousheating对耦合算法总是激活Inclusionofbuoyancyeffectson包含浮力对的影响假如你选择的是标准的-k模型，下列选项是有用的：TransitionalflowsShearflowcorrectionsViscousheating对耦合算法总是激活假如你选择的是剪切-应力传输-k模型，下列选项是有用的：Transitionalflows过渡流Viscousheating对耦合算法总是激活假如你选择的是雷诺应力模型RSM，

3、下列选项是有用的：WallreflectioneffectsonReynoldsstresses壁面反射对雷诺应力的影响WallboundaryconditionsfortheReynoldsstressesfromthekequation雷诺应力的壁面边界条件来自k方程Quadraticpressure-strainmodel二次的压力应变模型Viscousheating对耦合算法总是激活Inclusionofbuoyancyeffectson包含浮力对的影响假如你选择的是加强壁面处理对-k模型和雷诺应力模型可用，下列选项是有用的：Pressuregradienteffects压力梯度的影响

4、Thermaleffects热影响假如你选择的是大漩涡模拟LES，下列选项是有用的：Smagorinsky-Lillymodelforthesubgrid-scaleviscosityRNGmodelforthesubgrid-scaleviscosityViscousheating对耦合算法总是激活1024TheSpalart-Allmaras模型Spalart-Allmaras模型是设计用于航空领域的，主要是墙壁束缚流动。在透平机械中的应用也愈加广泛。在原始形式中Spalart-Allmaras模型对于低雷诺数模型是特别有效的，要求边界层中粘性影响的区域被适当的解决。在FLUENT中，Sp

5、alart-Allmaras模型用在网格划分的不是很好时。这将是最好的选择，当准确的计算在湍流中并不是特别需要时。在模型中近壁的变量梯度比在k-e模型和k-模型中的要小的多。这也许能够使模型对于数值的误差变得不敏感。需要注意的是Spalart-Allmaras模型是一种新出现的模型，如今不能断定它适用于所有的复杂的工程流体。例如，不能依靠它去预测均匀衰退，各向同性湍流。还有要注意的是,单方程的模型经常由于对长度的不敏感而遭到批评，例如当流动墙壁束缚变为自由剪切流。1025标准k-e模型最简单的完好湍流模型是两个方程的模型，要解两个变量，速度和长度尺度。标准k-e模型是专为稍微的扩散设计的，然而

6、RNG模型是为高张力引起的湍流粘度降低而设计的。这就是RNG模型的缺点。1026RNGk-e模型RNGk-e模型来源于严格的统计技术。有下面改良：RNG在e方程中加了一个条件，有效的改善了精度。考虑到了湍流漩涡，提高了在这方面的精度。RNG为湍流Prandtl数提供了一个解析公式，而k-e使用的是用户提供的常数。k-e是一种高雷诺数的模型，RNG提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的效用依靠正确的对待近壁区域这些特点使得RNGk-e模型比标准k-e模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。1027带旋流修正的k-e模型为湍流粘性增加了一个公式。为耗散率增加了新的传输方程，这个方程

7、来源于一个为层流速度波动而作的准确方程术语“realizable，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。带旋流修正的k-e测。而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。带旋流修正的k-e模型和RNGk-e模型都显现出比标准k-e模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。由于带旋流修正的k-e模型是新出现的模型，所以如今还没有确凿的证据表明它比RNGk-e模型有更好的表现。但是最初的研究表明带旋流修正的k-e模型在所有k-e模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。带旋流修正的k-e模型的一个缺乏是在主要计算旋转和静态流动区域时不能提供自然的湍流粘

8、度。这是由于带旋流修正的k-e模型在定义湍流粘度时考虑了平均旋度的影响。这种额外的旋转影响已经在单一旋转参考系中得到证明，而且表现要好于标准k-e模型。由于这些修改，把它应用于多重参考系统中需要注意。1028标准k-模型标准k-模型是基于Wilcoxk-模型，它是为考虑低雷诺数、可压缩性和剪切流传播而修改的。Wilcoxk-模型预测了自由剪切流传播速率，像尾流、混合流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射，因此能够应用于墙壁束缚流动和自由剪切流动。1029剪切压力传输SSTk-模型SSTk-模型由Menter发展，以便使得在广泛的领域中能够独立于k-e模型，使得在近壁自由流中k-模型有广泛的应用范

9、围和精度。SST和标准k-模型的改良：SSTk-模型和k-e模型的变形增长于混合功能和双模型加在一起。混合功能是为近壁区域设计的，这个区域对标准k-模型有效，还有自由外表，这对k-e模型的变形有效。SSTk-模型合并了来源于方程中的穿插扩散。湍流粘度考虑到了湍流剪应力的传波。模型常量不同这些改良使得SSTk-模型比标准k-模型在在广泛的流动领域中有更高的精度和可信度。10210雷诺压力模型RSM在FLUENT中RSM是最精细制作的模型。放弃等方性边界速度假设，RSM使得雷诺平均N-S方程封闭，解决了关于方程中的雷诺压力，还有耗散速率。这意味这在二维流动中参加了四个方程，而在三维流动中参加了七个

10、方程。由于RSM比单方程和双方程模型愈加严格的考虑了流线型弯曲、漩涡、旋转和张力快速变化，它对于复杂流动有更高的精度预测的潜力。但是这种预测仅仅限于与雷诺压力有关的方程。压力张力和耗散速率被以为是使RSM模型预测精度降低的主要因素。RSM模型并不总是由于比简单模型好而花费更多的计算机资源。但是要考虑雷诺压力的各向异性时，必须用RSM模型。例如飓风流动、燃烧室高速旋转流、管道中二次流。103Spalart-Allmaras模型在湍流模型中利用Boussinesq逼近，中心问题是如何计算漩涡粘度。10.4标准、RNG和带旋流修正k-e模型这一章讲述标准、RNG和带旋流修正k-e模型这三种模型有类似

11、的形式，有k方程和e方程，它们主要的不同点是：计算湍流粘性的方法湍流Prandtl数由k和e方程的湍流扩散决定在e方程中湍流的产生和消失每个模型计算湍流粘性的方法和模型的常数不一样。但从本质上它们在其它方面是一样的。10.4.1标准k-e模型标准k-e模型是个半经历公式，主要是基于湍流动能和扩散率。k方程是个准确方程，e方程是个由经历公式导出的方程。k-e模型假定流场完全是湍流，分之之间的粘性能够忽略。标准k-e模型因此只对完全是湍流的流场有效。10.4.3带旋流修正k-e模型作为对k-e模型和RNG模型的补充，在FLUENT中还提供了一种叫带旋流修正k-e模型。“realizable表示模型

12、知足某种数学约束，和湍流的物理模型是一致的。注意到这里的k方程和标准k-e模型和RNG模型的k方程是一样的，常量除外。然而e方程确实大不一样。一个值得注意的问题是在e方程中产生的一项并不包含在k方程中。比方它并不包含一样的Gk项，在其它的k-e模型中。人们相信如今的形式更好的表示了光谱的能量转换。另一个值得注意的是消去项没有任何奇点。比方它的分母不为零甚至k为零或者小于零。这和原始的有一个奇点的k-e模型相比，归咎于分母中的k。这个模型对于和广泛的的流动有效，包括旋转均匀剪切流，自由流中包括喷射和混合流，管道和边界流，还有分离流。由于这些原因，这种模型比标准k-e模型要好。尤其需要注意的是这种

13、模型能够解决圆柱射流。比方，它预测了轴对称射流的传播速率，和平板射流一样。10.5标准和SSTk-模型这一章讲述标准和SSTk-模型。俩种模型有类似的形式，有方程k和。SST和标准模型的不同之处是从边界层内部的标准k-模型到边界层外部的高雷诺数的ke模型的逐步转变考虑到湍流剪应力的影响修改了湍流粘性公式10.5标准k-模型标准k-模型是一种经历模型，是基于湍流能量方程和扩散速率方程。107LES模型湍流流场中起主导作用的是大尺寸的漩涡，小尺寸的漩涡主要引起湍流动量的扩散。理论上能够通过直接数值模拟DNS尺寸的湍流模型，但是在实际工程中并不可行，它的计算代价太大，不实用。传统的流场计算方法是用N

14、-S方程，即RANS法，在此方法制，所有的湍流流场都能够模拟，其结果可保存。理论上，LES法处于DNS与RANS之间，大尺寸漩涡用LES法，而小尺寸的漩涡用RANS方程求解，使用LES法的原则如下：*动量，质量，能量主要由大尺寸漩涡传输*大涡在流动中期主导作用，它们主要由流动的几何，边界条件来确定。*小涡不起主导作用尺寸上，单其解决方法更具有通用性*当仅有小涡时，更容易建立通用的模型当解决仅有大涡否则仅有小涡的问题时，所受的限制要比DNS法少的多。然而在实际工程中，需要很好的网格划分，这需要很大的计算代价，只要计算机硬件性能大幅提高，或者采用并行运算，LES才可能用于实际工程。下面给出了LES

15、方程，同时给出了网格上的张力模型机其边界条件。108受壁面限制的湍流流动的近壁面处的处理方法10，81概述湍流流动受壁面的影响很大，很明显，平均流动区域将由于壁面不光滑而遭到影响。当然，湍流还遭到壁面其他的一些影响。在离壁面很近的地方，粘性力将抑制流体切线方向速度的变化，而且流体运动受壁面阻碍进而抑制了正常的波动。但近壁面的外部区域，湍流动能受平均流速的影响而增大，湍流运动加剧。模型，RSM模型。LES模型都仅适用于湍流核心区域一般都远离壁面，应该考虑如何使这些模型适用于壁面边界层处的流动。假如近壁面的网格划分足够好，Spalart-Allmaras和模型能够用来解决边界层的流动。无数试验表明

16、，近壁面区域能够分成三层区域，在最里层，又叫粘性力层，流动区域很薄，在这个区域里，粘性力在动量，热量及质量交换中都起主导作用，处于这两层中间的区域，粘性力作用于湍流作用相当，图10.81清楚地显示了这三层的流动情况用半对数坐标。壁面方程和近壁面模型通常，有两种方法为近壁面区域建模，其中一种方法并不能解决受粘性力影响的区域粘性力层及过渡层，可采用被称为“壁面方程的半经历公式来解决，壁面方程的运用能够很好地修正湍流模型，进而解决壁面的存在对流动的影响。在另一种方法中。湍流模型被修正，进而使壁面处受粘性力影响的区域也能用网格划分来解决，这种方式被成为“近壁面模型法，下用图进行这两种方法的比照。对于大

17、多数高雷诺数的流动，壁面方程法能充分节省计算资源，由于在近壁面粘性力影响区域，由于变量的变化太快，不需要解决，这种方法经济，实用而且很准确，很受欢迎，对于这种工业上的流动模拟，这是一个很好的方法。然而壁面方程法运用在低雷诺数流动区域却并不理想，其所依靠的壁面方程的假设不再成立，在这种情况下，需要用“近壁面模型来解决粘性力影响区域的流动。1082壁面方程组壁面方程组包括半经历公式和近壁面处网格的参数与壁面定性参数的方程，它包括：*壁面处的平均速度及温度规律*近壁面处的湍流定性公式FLUENT提供了两种壁面方程：*标准壁面函数*不平衡的壁面函数标准壁面函数FLUENT中的标准壁面方程组建立在Lau

18、nder和Spalading的假设上，并被广泛用于工业上的流动。能量动量及能量方程的雷诺类似使得它们的平均温度的对数法则也类似，在FLUENT中，壁面的温度法则包括下面两条：对热传导层采用线性法则湍流占主导的湍流区域采用对数法则热传导层的厚度与速度边界层的厚度不同，并且随流体的改变而改变，例如，高普朗特数的流体温度边界层的厚度比其速度边界层薄很多，而对于低普朗特数的流体则恰好相反。由于粘性力消耗散热不同，高可压缩性流体在近壁面处的温度分布明显不同于亚音速的流体，在FLUENT中，温度壁面方程包含了粘性力消耗散热项。流体种类：当用不同种类流体传输的壁面方程时，FLUENT以为它们的热传递是类似的

19、，不平衡方程组作为标准壁面方程的补充，FLUENT提供了基于两层理论的不平衡壁面方程，其方程的关键为：*Launder和Spalding的对数法则由压力的影响进行修正*采用两层理论来计算湍流壁面附近单元的动能壁面温度法则等其他方程保持不变标准壁面函数与非平衡壁面函数由于有了对压力梯度和偏移平衡点进行部分讲明的能力，非平衡壁面函数被推荐使用在包含脱流、回流和冲击的复杂流动当中，在这种流动中，中间流动和湍流有着很大的压力梯度并且快速地变化。这种流动能够获得很好的改良，尤其是在对壁面的修剪外表摩擦系数和热传导纳塞特或斯坦顿数的预算方面。壁面函数方法的局限性标准的壁面函数能够为大多数高雷诺数的边界线制

20、流提供合理、准确的预测。而非平衡壁面函数主要是在有大的压力梯度或是不平衡程度很高时被使用。然而，当流动条件与基本的墙函数的理想条件相差太大时，墙函数方法将不可靠。例如：雷诺数较低或有近壁面影响例如：通过一条小裂缝或者粘性很大得流动，低速率流沿壁面有大量的耗散宏大的压力梯度导致边界层分离遭到强大的强迫力例如：旋转盘附近的流动，浮力流在靠近壁面区域流动具有高的三维特性例如：Ekman螺旋流动，强烈扭曲的三维边界层假如以上任意一条是你所建流动模型的主要特征，为了你的模拟的成功，捕获那些特征是特别重要的，你必须在使用近壁面模型方法的同时，在靠近壁面的区域内要有足够的网格的分辨率。FLUENT为这些情况

21、提供了加强的壁面处理。这个方法在-k模型和雷诺应力模型中得以使用。10.8.3加强壁面处理加强壁面处理是一种近壁面模型方法，它通过加强壁面函数结合了一个双层模型。假如靠近壁面的网格足够好，能够解决薄片状的亚表层典型情况1+y，那么这里的加强壁面处理就等同与传统的双层带状模型详情下面有介绍。然而，为了使得靠近壁面的网格足够好，势必会大大地增加运算量。因而，人们想有一种理想的近壁面的公式表达，使其对粗劣的网格通常被作为壁面函数网格和对优质的网格低雷诺数网格一样适用。另外，对于那些近壁面单元格质心位于全湍流区域的中间网格，很精细将不会引发额外的错误，但是太粗劣的话，就不能很好地解析亚表层。为了到达采

22、用近壁面模型方法的目的，将要为细近壁面网格保证标准双层模型方法的准确度，同时，不会较大地减小对壁面函数网格地准确度。FLUENT能够将双层模型和加强壁面函数相结合，如下一节所述。加强壁面函数的双层模型在FLUENT的近壁面模型中，有粘性影响的近壁面区域总是完全地当作粘性亚表层来解决。双层模型方法是加强壁面处理的一个不可缺少的部分，它被用来指定和近壁面单元格的湍流的粘性。此方法中，整个区域被分为一个有粘性影响的区域和一个完全湍流区域。这两个区域的划分由下面几个因素决定：壁面距离，湍流雷诺数，加强壁面函数要想将它的应用范围拓展到贯穿近壁面区域即，薄片状的亚表层，过渡区和完全湍流区需要对整个壁面区域

23、将壁面规则拟定为一个单一的壁面规则。10.9湍流流动模拟中网格的讨论成功的湍流流动计算在生成网格时必需要做一些考虑。由于湍流度随空间变化的粘性在大多数的复杂湍流流动的平均动量和其他一些量的转化中起主导作用，你必须确定湍流度的大小合适求解，能否需要更高的精度。由于平均流和湍流的剧烈的交互作用，使得湍流流动的数值结果比薄片层流动的数值结果对网格的依靠愈加敏感。因而，当你所要求解的区域平均流动变化很快并且存在有大比率应变的剪切层时，建议使用足够好的网格。你能够通过列出或者是点绘出+y，*y和rRe的值来检查近壁面网格，这些值在处理过控制面板之后是能够得到的。应该记住，+y，*y和rRe不是固定的几何

24、大小。它们都是由解决定的。例如，当你使网格数翻倍壁面距离就减半时，新的+y并不需要变成原来+y的一半。对于近壁面区域的网格，要根据你所使用近壁面选项决定采用何种不同的策略。在10.9.1和10.9.2节中将介绍生成近壁面网格的大体的方针。10.9.1壁面函数的近壁面网格的指导方针确定邻近壁面单元格到壁面的距离时，必须考虑到对数壁面规则的有效范围。这个距离通常用壁面单位，+y/yu或*y，来度量。注意，当第一个单元格位于对数层时，+y和*y有同等的值。对数规则的有效范围是+y在30到60之间。固然当225.113.为求解变量的初始化。包含由于浮力产生的湍流假如你指定了一个非零的重力影响在Oper

25、atingConditions面板下，而你的模型又是非等温流动的话，那么由浮力产生的湍流动能的产出将默认地总是被包含在k方程中。然而，FLUENT没有默认地将浮力的影响包含到方程中。要想把浮力影响包含到方程中来，必须打开ViscousModel面板下的FullBuoyancyEffects全浮力影响选项。该选项对三个-k模型和雷诺应力模型是有用的。基于漩涡和基于应变/漩涡的产出对于Spalart-Allmaras模型，可在ViscousModel面板下的Spalart-Allmaras选项框中选择Vorticity-BasedProduction(基于漩涡地产出)或者是Strain/Vorti

26、city-BasedProduction(基于应变/漩涡地产出)。假如你选择了Vorticity-BasedProduction，FLUENT将使用式10.3-8计算变形张量S的值；假如选择的是Strain/Vorticity-BasedProduction，则采用式10.3-10来计算。假如没有激活Spalart-Allmaras模型，该选项框将不显示在面板中微分粘性修正在FLUENT的RNG湍流模型中，有一个功能能够利用一个计算有效粘性eff式10.4-6的微分公式来讲明低雷诺数的影响。要激活该功能，须选中ViscousModel面板下的RNG选项框中的DifferentialViscos

27、ityModel选项。假如没有激活RNG-k模型，该选项框将不显示在面板中涡动修正一旦你选择了RNG模型，对于所有的三维流动和有涡流的轴对称流动，涡动修正将默认生效。默认的涡动常数式10.4-8中的s被设置为0.05，该值对于从微弱到适度的涡动流适用。对于强涡动流，需要使用更大的涡动常数。要改变涡动常数的值，你必须首先选中ViscousModel面板下的RNG选项框中的SwirlDominatedFlow选项。假如没有激活RNG-k模型，该选项框将不显示在面板中一旦选中SwirlDominatedFlow选项，涡动常量s将增大到0.07。你能够在ModelConstants模型常数下面的Swi

28、rlFactor涡动要素栏中改变它的值。过渡流假如使用的是一种-k模型，你能够通过启动ViscousModel面板下k-omega选项框中的TransitionalFlows选项，开启对湍流粘性的低雷诺数修正。默认情况下，该选项是不被选中的，并且衰减系数式10.5-6中的*等于1。剪切流修正在标准-k模型中，对预测自由剪切流，也有用以提高精度的修正选项。只要这些修正项包含在标准-k模型267当中，ViscousModel面板下k-omega选项框中的ShearFlowCorrections选项将默认地启动。当该选项启动时，FLUENT将利用式10.5-16和10.5-24计算*f和f，若没有启

29、动该选项，*f和f将被设置为1。含有压力梯度影响假如使用加强壁面处理，你能够通过启动EnhancedWallTreatmentOptions框中的PressureGradientEffects选项，将压力梯度的影响包括进来。当此选项被选中，FLUENT将把式10.8-33中的系数包含进来。含有热影响假如使用加强壁面处理，你能够通过启动EnhancedWallTreatmentOptions框中的ThermalEffects选项，将热影响包括进来。当此选项被选中，FLUENT将把式10.8-33中的系数包含进来。当ThermalEffects选项被选中，假如在Materials面板中给流体密度选

30、择的是理想气体规则的话，那么式10.8-33中的也被包括了进来。含有壁面反射项假如压力应变的默认模型使用的是雷诺应力模型，FLUENT将默认地把压力应变项中的壁面反射影响包含进来。就是讲，FLUENT将利用式10.6-7计算wij，并将其包含到10.6-4式中。注意，假如你已经选择的是二次压力应变模型，将不包括壁面反射影响。在计算wij中使用的经历常数和函数f是在一些简单规范的流动中校核的，如管道流动和有单一壁面的平板边界层。假如流动有多个壁面并且壁面曲率很大例如，一个轴对称管或曲管，式10.6-7中包含的壁面反射项将不可能提高雷诺应力模型预测的精度。在这种情况下，你能够关闭ViscousMo

31、del面板下Reynolds-StressOptions选项框中的WallReflectionEffects选项，以取消壁面反射影响。求解k方程以获得壁面边界条件在雷诺应力模型中，FLUENT默认地用10.6-28式计算的值，为壁面附近的雷诺应力采用显式的边界条件设定。通过求解k方程计算k，这里的k方程是对法向应力方程10.6-1求和得到的。要取消这一功能，改采用式10.6-29给出的壁面边界条件，需要从ViscousModel面板下Reynolds-StressOptions选项框中的kEquation中关闭WallB.C.选项。假如没有激活RSM模型，该选项框将不显示在面板中二次压力应变模

32、型要使用10.6.3节中所描绘的二次压力应变模型，须开启ViscousModel面板下Reynolds-StressOptions选项框中的QuadraticPressure-StrainModel选项。假如没有激活RSM模型，该选项框将不显示在面板中中选中了QuadraticPressure-StrainModel，下列选项将是不可用的：Reynolds-StressOptions选项框下面的WallReflectionEffects项Near-WallTreatment选项框下面的EnhancedWallTreatment项亚网格比例模型假如选择了大漩涡模拟LES模型，你将能够选用在10.

33、7.2中介绍过的两种亚网格比例模型。你既能够选择Smagorinsky-Lilly亚网格比例模型，可以以选择RNG亚网格比例模型。假如没有激活LES模型，该选项框将不显示在面板中定制湍流粘性假如你正在使用Spalart-Allmaras、-k、-k或者是LES模型，能够使用一个用户自定义函数来定制湍流粘性。Spalart-Allmaras、-k和-k模型，以及LES模型中完全一体化的新亚网格模型，在以上这些情况下该项功能让你能够修改t。用户定义函数的相关内容参见单独的用户定义函数手册。在ViscousModel面板的User-Defined-Functions栏中有个TurbulentVisc

34、osity下拉表，在这里选择恰当的用户定义函数。10.10.2定义湍流边界条件-k模型和-k模型当你在FLUENT中，使用一个-k模型或一个-k模型，模拟湍流流动时，除了其他的一些普通的求解变量之外，你还必须为k和或k和提供边界条件。在壁面的k和的边界条件是由FLUENT内部维护的，不需要用户输入。你必须提供应FLUENT的k和或k和的边界条件的输入是在入口的边界进口速度，进口压力等等。在很多情况下，指定正确的或者逼真的进口边界条件是很重要的，由于进口的湍流能极大地影响下游的流动。你能够通过选择壁面边界将壁面地粗糙度考虑进来。在这种情况下，你能够在面板中为相应的壁面边界指定粗糙度参数粗糙度最值

35、和粗糙度常数。Spalart-Allmaras模型当你在FLUENT中，使用Spalart-Allmaras模型模拟湍流流动时，除了其他的一些普通的求解变量之外，你还必须为v提供边界条件。在壁面的v的边界条件是由FLUENT内部维护的，不需要用户输入。你必须提供应FLUENT的v的边界条件的输入是在入口的边界进口速度，进口压力等等。在很多情况下，指定正确的或者逼真的进口边界条件是很重要的，由于进口的湍流能极大地影响下游的流动。雷诺应力模型除了流体流进的那个边界以外，雷诺应力模型所有的边界的湍流边界条件的讲明和其他湍流模型的完全一样。对于这些边界还可用另外的输入方法，在这里将进行介绍。当你选择使

36、用了雷诺应力模型，其所必须的缺省进口边界条件输入和选用-k模型时是同样的。你能够使用6.2.2节中所介绍的任何湍流讲明方法来输入湍流量。然后，FLUENT将根据湍流的各向同性假设，利用指定的湍流量来得到进口处的雷诺应力：kui322=3,2,1=i10.10-10.0=jiuu10.10-2在这里，2iu是每个方向上的法向雷诺应力。的边界条件确实定方式和-k湍流模型见6.2.2节一样。使用这种方法，利将要从K和TurbulenceIntensity湍流强度中选择一个作为在边界条件面板中的Reynolds-StressSpecificationMethod雷诺应力的指定方法。你能够通过选择Rey

37、nolds-StressComponents雷诺应力的构成作为在边界条件面板中的Reynolds-StressSpecificationMethod雷诺应力的指定方法，来直接指定雷诺应力。当此选项被开启，你应当直接输入雷诺应力。能够通过使用常数值、坐标断面函数见6.25节或者用户定义函数见单独的用户定义函数手册来设置雷诺应力。大漩涡模拟模型只要在进口速度边界条件选定的入口才可能指定速度成分的任意波动的数量级。这种情况下，必须指定一个TurbulenceIntensity湍流强度，以确定单个的平均速度成分见10.7.3节的任意扰动的数量级。LES的边界条件，除了进口速度以外，均保持和薄片流动完全

38、一样。10.10.3k和或k和的初始化对了使用某种-k模型或是某种-k模型或是雷诺应力模型的流体，其收敛解或是对不稳定计算的花了足够长时间后的解应该和k和或k和的初始值无关。然而，为了更好的收敛，给k和或k和一个合理的初始值是有益的。一般而言，推荐从湍流的充分发展状态开场计算。当你为-k模型或是雷诺应力模型采用了加强壁面处理时，指定充分发展的湍流区显得尤为重要。这里给出下列指导方针。假如能够在进口处指定合理的边界条件，那么能够通过这些边界值来计算整个区域内的k和或k和的初始值。对于更多的复杂流动例如，有多个不同条件的进口的流动，根据湍流强度来指定初始值可能更好一些。表征充分发展的湍流5-10%

39、已经足够了。然后，能够通过湍流强度和你的问题中特有的平均速度大小来计算出k2)(5.1avgIuk=。应该为指定一个初始预测值，以使得作为涡流粘性/2kC的结果与分子粘性相比是足够的大。在充分发展的湍流中，湍流粘性大概比分子粘性大两个数量级。根据这个，能够计算。注意，对于雷诺应力模型，雷诺应力利用10.10-1和10.10-2式自动初始化。10.11湍流流动模拟的求解策略与薄片状流动相比，湍流流动模拟在很多方面愈加复杂。对于平均雷诺数方法，要为湍流量求解额外的方程。一旦平均数量和湍流量t、k、和雷诺应力的方程被结合成一个高度非线性型，获得湍流的收敛解要比获得薄片状流动的收敛解付出更多的计算量。

40、LES模型，当详细到一个对亚网格比例粘性的代数模型时，需要一个在高质量网格下的瞬时解。10.11.1网格的生成当你为你的湍流流动模拟生成网格时务必遵循下面建议：考虑一个类似流动状态的任何资料或利用你本身的直觉，将流动描绘在你的脑子里，确定你想要模拟的流体中所期望的主要流动特征。生成一个能求解所期望的主要特征的网格假如流动是有壁面边界的，壁面会极大的影响流动，在生成网格时要格外小心。应该避免使用太好对壁面函数方法或太粗劣对加强函数处理方法的网格。10.11.2精度下面给出的建议有助于你的结果获得更好的精度：选择使用对流动中你所期望看到的突出特性更合适的湍流模型。由于湍流流动中的平均数量与薄片状流

41、动相比有更大的梯度，推荐为对流项使用高阶方案。假如你采用三角形或四面体网格，这一点显得尤为正确。注意，太多的数字扩散会影响解的精度，即便采用最精细的湍流模型。在一些含有进口边界的流动状态中，进口的下游流动受进口处的边界条件支配。在这种情况下，应当注意确信指定适度的实际边界值。10.11.3收敛性下面给出的建议有助于提高湍流流动计算的收敛性：假如使用过分粗劣的初始值开场计算，可能导致解的发散。有一个保险的方法，就是采用保守的小的松弛因子和对于耦合求解一个保守的Courant数开场计算，然后，随着迭代的进行和解的稳定再逐步地增大它们的值。用合理的k和或k和的初始值开场计算也有助于更快的收敛。尤其当

42、使用加强壁面处理时，从一个充分发展的湍流域开场计算是很重要的，正如在10.10.3节中所建议的，要避免用额外的迭代去发展湍流域。在使用RNG-k模型时，有一个能够得到更好的收敛的方法，就是在转变成RNG-k模型以前采用标准的-k模型进行求解。由于在RNG-k模型中附加的非线性，可能需要更低的松弛因子和对耦合求解更低的Courant数。注意，当使用加强壁面处理时，在计算经过中你可能有时候会发现的误差被报告为0。当你的流体在整个流动区域内的yRe少于200，并且是通过代数公式式10.8-24而不是利用迁移方程来得到时，将会发生这种情况。10.11.4雷诺应力模型的特殊求解策略利用雷诺应力模型，在动

43、量方程和流体中的雷诺应力之间，创立一个高度的耦合，因此，其在计算上与比-k模型相比有更多的稳定性和收敛性方面的困难。故，当你使用雷诺应力模型时，为了获得收敛解可能需要一些特殊的求解策略。下面为推荐策略：使用标准-k模型开场计算。打开雷诺应力模型，并使用-k解的数据作为雷诺应力模型计算的起始点。对高度的涡动流或高度复杂的流动使用低的松弛因子和一个低的Courant数。在这些情况下，可能需要为速度和所有的应力降低松弛因子。下面提供了设置这些求解参数的讲明。假如使用雷诺应力模型来预测一个高度的涡动流，还应该考虑8.4节中讨论的求解策略。雷诺应力的低松弛FLUENT对雷诺应力应用了低松弛。你能够利用S

44、olutionControls面板设置低松弛因子。对绝大多数实例推荐使用默认设置0.5。当雷诺应力模型开场收敛了，你能够增大这些值以加快收敛速度。取消雷诺应力的计算修正在一些例子中，你可能希望让当前的雷诺应力区保持固定，在解其它迁移方程时，不解雷诺迁移方程。你能够在SolutionControls面板中开启/关闭所有的雷诺应力方程。雷诺应力模型的误差报告当为湍流流动使用雷诺应力模型时，FLUENT将对单个的雷诺应力迁移方程报告方程的误差。你能够对雷诺应力误差应用一贯的收敛标准：在310-范围内的标准化误差通常预示着一个实际的收敛解。然而，要确信完全收敛，可能需要更严格的收敛标准。10.11.5

45、LES模型的特殊求解策略LES涉及对一个适当的网格，使用适宜的步长，从一些初始条件中计算一个瞬时解。这个解必须是运行足够长时间后变得与初始条件无关，并且能够确定流动区域的统计资料。计算LES要遵循下面建议：1.开场时，假定为薄片状流动计算流动仿真，或使用一个诸如标准-k或Spalart-Allmaras的简单的平均雷诺湍流模型。由于这是唯一的初始条件，你需要执行直到流动区域开场收敛。这一步是可选的。2.当开启了LES模型，FLUENT将自动打开非定常求解选项，并选择二次的隐式公式。你需要设置恰当的步长和必要的求解参数。瞬时计算的求解参数设置的指导方针参见22.15.1节对所有方程使用中心差分的

46、空间离散方案。3.计算LES直到流动变得统计地稳定。检查流动能否完全发展并统计稳定地最好方法是监控流动中选定位置的力和求解变量例如：速度成分或压力。4.使用求解/初始化/初始流动统计文本命令输出初始统计资料。在重新求解前，开启Iterate面板中的TimeStatistics下的DataSampling选项将在22.15.1节进行介绍。5.重复计算直到你得到统计地稳定数据。通过估计在解的范围内平均流动滞留时间UL/，L是解范围的特征长度，U是特征平均流动速度预先确定模拟的持续时间。下面提供了设置LES求解参数的讲明。时间的离散化FLUENT提供了一次和二次的时间离散。对于LES建议采用二次离散。空间的离散化应该避免象一次回流这样的过度分散的方案和幂规则方案，由于它们可能会过度地减弱被求解漩涡地能量。当你使用LES模型时，推荐对所有地方程使用中心差分方案。10.12湍流流动的后处理FLUENT为陈列、绘制和报告各种各样的湍流量包括主要的求解变量和其他一些辅助量提供了后处理功能。k模型能够被报告的湍流量如下：-湍流的动能k湍流强度湍流耗散率Epsilon