现在的流体仿真软件的使用已经比较普及,一般仿真计算湍流都用k
cfd吧
全部回复
仅看楼主
level 2
zxq1961044 楼主
现在的流体仿真软件的使用已经比较普及,一般仿真计算湍流都用ke,比较粗糙,随着产业升级的展示,对低雷诺数模型需求将会增大,但遗憾的是,目前低雷诺数模型预测准确度不高,我用fluent 低雷诺数模型计算了re数2800 的槽道流,与kmm的dns数据相差很大,不知各位有没有这样的体会,(网格没问题)
2018年03月19日 17点03分 1
level 1
我来说一下个人对湍流模型的理解,目前航空领域里对于湍流的处理方法一般有三种,DNS、RANS、LES、DES.
DNS方法,计算流体力学对湍流问题最根本的方法是让网格尺寸精细到湍流的尺度内,求解瞬态三维N-S方程,称为直接模拟法(DNS)。该方法无需采用任何湍流模型,计算结果最精确,但该方法需要非常精细的网格,目前的计算机存储能力和运算速度难以满足这样的需求。
RANS方法,目前工程上常用的计算方法,是由雷诺平均N-S方程出发的模拟方法,即雷诺平均方法(RANS)。其核心思想是将雷诺平均方程或者湍流特征量的输运方程中高阶的未知关联项用低阶关联或者时均量表达,从而使雷诺平均方程封闭。要使雷诺平均方程封闭,必须对雷诺应力做出某种假定,即建立应力的表达式,通过这些表达式把湍流脉动值与时均值联系起来。不同的假定就产生了不同的湍流模型这种方法的精度非常依赖湍流模型的选择,而且忽略了湍流结构,得到的是时间平均处理过的结果。
目前,常用的RANS湍流模型包括SA模型,k-e模型,标准k-w模型和SST模型。SA模型在航空领域得到了广泛的应用,对于壁面约束流动(如飞机外流)具有较好的效果,但是对于自由剪切流动具有较大的误差。k-e模型是CFD历史上应用时间较长的一种湍流模型,但是其对分离流动的计算误差较大,一般不建议用来进行外流计算,因此,本项研究不采用k-e模型进行计算。标准k-w模型相比k-e模型对分离流动具有更高的计算精度,但是其计算结果对于剪切层外部自由流的计算结果非常敏感,往往会产生较大的误差,所以本项研究中不采用标准k-w模型。
SST模型是在标准k-w模型基础上改进的湍流模型。该模型也具有良好的鲁棒性,同时在近壁区域具有较高的精度,可以适用于多种流场的数值模拟,特别是对分离流动,普遍认为其计算精度要高于SA模型和标准k-w模型。
LES方法,对计算能力需求低于DNS方法的湍流计算方法是亚网格尺度模拟,也称为大涡模拟(LES)。LES方法对大尺度涡进行直接模拟,对小尺度涡采用相应数学模型进行模拟。该方法网格尺寸大于湍流尺度,能够模拟湍流发展过程中的一些细节,其计算量介于DNS与RANS方法之间。
DES方法,在DES模型中,边界层中采用非定常RANS模型,分离流动区域内则采用LES方法。采用LES模型的区域通常是湍流流动的核心区域,大尺度非定常湍流流动起主导作用。在该区域内,DES方法采用类似LES模型的亚网格尺度模型。在近壁区域,则采用RANS模型,降低了对网格精细度的要求,能够有效减少计算网格数量,降低计算量。同时,在分离流动区域采用LES模型,能够保证对分离流动的计算精度。
2026年06月04日 15点06分 2
1