05-第5讲-湍流模式理论

《05-第5讲-湍流模式理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5讲湍流模式理论海洋科学与工程学系DepartmentofOceanScienceandEngineering贺治国；宋丹高等流体力学2内容湍流数值模拟现有的湍流数值模拟方法有3种：直接数值模拟、大涡数值模拟和雷诺平均模拟。数值离散方法--有限差分法、有限元、有限体积法、边界元、格子法等JamesonPartankarSpaldingRodiOrszagGodunovVonNeumann3内容雷诺平均统计模式建立统计模式的一般原理湍流涡粘模式代数模式标准双方程模式非线性双方程模式壁函数低雷诺数修正二阶矩模式4建立统计模式的一般原理（1）尺度问题clcll对应的是含能尺度统计模式是对尺度l

2、以下尺度的脉动进行模化《模式思想统计模式的思想是建立高阶矩与低阶矩之间的关系式有两种方法来对雷诺应力进行模化一种：是建立二阶矩（雷诺应力）与一阶矩（平均速度）之间的关系另一种：是建立三阶矩与二阶矩之间的关系《5建立统计模式的一般原理（2）近似准则1-涡粘模式脉动场与平均速度场、脉动速度的初始条件和边界条件有关《脉动速度的一般形式雷诺应力的一般形式从统计的角度，初始扰动的影响可以排除而边界的影响则很大《这是二阶矩由一阶矩近似的准则《6建立统计模式的一般原理（3）近似准则2-二阶矩模式这是三阶矩、二阶矩由速度二阶矩近似的准则《TransportDefinition:Specificgravit

3、yofsediment:2.65TransportGoverningEq.:SedimentTransportGoverningEq.(Laminar):FineSediment;LowConcentration<200kg·m-3):Application?Navier-Poissonlaw:TransportGoverningEq.(Turbulence):FineSediment;LowConcentration:Momentumtransportduetoturbulencemotions,Sedimenttransportduetoturbulence,SedimentTrans

4、portGoverningEq.(Turbulence):FineSediment;LowConcentration:Momentumtransportduetoturbulencemotions,Sedimenttransportduetoturbulence,Boussinesq’seddyviscosityconcepteddyviscosity>>molecularviscosityturbulentkineticenergyturbulentdiffusivityofsedimentSchmidtnumber(0.5,1)12湍流的涡粘模式（1）涡粘模式S为流体平均速度的应变率张

5、量湍流粘度就是模式理论研究的关键实际上更为一般的式子为ll13湍流的涡粘模式（2）代数涡粘模式普朗特混合长度理论三维湍流粘度公式《Baldwin-Lomax模型采用涡量来计算湍流粘度《分内外层来分别计算湍流粘度《普朗特湍流粘度公式《Limitation:Smagorinsky模型14湍流的涡粘模式（3）一方程涡粘模式theKolmogorov-Prandtlexpressiondissipationterm15湍动能方程湍流的涡粘模式（3）标准双方程涡粘模式cl16标准双方程涡粘模式耗散率方程最难模化耗散率模化方程是比照湍动能模化方程而来《耗散率方程17标准双方程涡粘模式-系数的确定雷诺应

6、力的生成项与耗散项相平衡《雷诺应力的表达式《测量确定《在湍流边界层的等应力区118标准双方程涡粘模式-系数的确定各向同性湍流只有耗散《对于早期衰变，n=1.3《或对各向同性湍流19湍流的涡粘模式（4）重整化群双方程涡粘模式RNG模式非线性双方程涡粘模式应变率、涡量的二次项历史效应《SedimentTransportGoverningEq.(Turbulence):FineSediment;LowConcentration:k-εturbulencemodelsturbulentkineticenergydissipationrateLESDNSOrszag:徘徊于牛A与牛B之间的人DNS；

7、Tur.谱方法21湍流的涡粘模式（5）后台阶流动的比较标准双方程模式非线性双方程模式Kuchemann：每一种具体的理论或数值方法都是暂时的，而对流动本质的理解却是永恒的22湍流的涡粘模式（5）casesKuchemann：每一种具体的理论或数值方法都是暂时的，而对流动本质的理解却是永恒的