湍流模式理论的研究现状

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1、湍流模式理论的研究现状［摘要］对湍流模式理论进行了概述，论述了目前的湍流模式理论并提出研究方向，并对FLUENT软件中提供的湍流模型进行了比较。［关键词］湍流；模式；FLUENT软件中图分类号：TB126文献标识码：A文章编号：1009-914X(2016)03-0093-011刖5为了分析湍流，科学家在湍流运动的随机性研究中釆用统计力学或统计平均方法。研究湍流的手段也使用了理论分析、数值计算和实验等。湍流数值计算实质上是求湍流基木方程的数值解。60年代以前，积分方法和常微分方程方法成为工程技术部门的常规算法。60年代

2、中期以后，由于高速电子计算机的应用，偏微分方程方法获得了迅速发展。70年代以来，由于笫四代巨型高速计算机的使用，湍流数值计算向大规模的数值模拟的更高阶段发展。2湍流理论的发展湍流是对空间不规则和对时间无秩序的一种非线性、多尺度的流体运动，这种运动与不规则的流动边界一起产生了非常复杂的流动状态。在宏观尺度上流体微团做不规则随机脉动的流体运动。也称紊流。更确切地说,高雷诺数下的流体运动通常都是湍流。湍流的基本特征是流体微团运动的随机性，各局部流动量如速度、压强、温度、浓度等的瞬时值均可表示为某平均值与一个在时间和空间上都做

3、急剧随机变化的脉动值之和，其脉动部分的平均值等于零。湍流在某些情况下对人类有利。例如它可强化传热与化学反应过程，而在另一些情况下又对人类不利，例如它可使摩擦阻力和能量损耗剧增。对于工程中出现的湍流问题，其求解方法可归纳为四种：理论分析、风洞实验、现场测试和数值模拟。四种方法相互补充，以风洞实验和现场测试为主，理论分析和数值模拟为辅。数值模拟又称数值风洞，是目前数值计算领域的热点之一，它是数值计算方法、计算机软硬件发展的结果。3湍流模式理论流模式理论或简称湍流模型，就是以雷诺平均运动方程与脉动运动方程为基础，依靠理论与经

4、验的结合，引进一系列模型假设，而建立起的一组描写湍流平均量的封闭方程组。虽然N-S方程能够准确地描述湍流运动地细节，但求解这样一个复杂的方程会花费大量的精力和时间。目前虽然许多湍流模型已经取得了某些预报能力，但至今还没有得到一个有效的统一的湍流模型。同样，在叶轮机械内流研究中，如何找到一种更合适更准确的湍流模型也有待于进一步研究。4Fluent软件中的湍流模型大多数工程屮的流体力学问题都应当用湍流理论进行处理。国内外都在研究如何用湍流理论解决工程中的湍流问题。工程上最常用的还是采用各种湍流模型。尤其是近代•随着计算机技

5、术和流体力学的发展，各种应用软件应运而生.FLUENT作为其中一种已被成功地用來解决一些工程湍流问题。Fluent的软件设计基于〃CFD计算机软件群的概念〃，针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。FLUENT软件屮提供以下湍流模型：5结语丁程上最常用的还是采用各种湍流模型。尽管如此，我们应该看到，由于湍流是一种晋遍的物理现象，同时又具有极端复杂的流动特征，也是至今未能解决的世界性难题，长期以来人们试图利用各种工具对其进行研究，作为研究湍流的一种新的冇效的方法，湍

6、流模式已经在湍流研究屮取得了一些令人鼓舞的成果，并且蕴藏着的巨人潜力，我们有理由相信，随着人们在这一领域的不懈探索和实践，湍流理论及湍流模式将具有更加光明的应用前景。参考文献[1]DaviciCWilcox・Turhulenc：eModelingforCFD.1993[2]符松•湍流模式一一研究现状和发展趋势应用基础与工程科学学报.1994,2[3]HaworthDC,NgoT.IncernationalJourrmlofEngineeringSciences1988,26[4]YakhotV.0rszagSA.Jou

7、rnalolScienceCompute,1986(1)[5]宋一鸣，宋金荣，龚明，曹彬，杨燕红，马晓迅.ModelingofMassTransferinNonidealMulticomponentMixturewithMaxwell-StefanApproach