FLUENT模型选择

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1、本文内容摘自《精通CFD工程仿真与案例实战》。实际上也是帮助文档的翻译，英文好的可直接参阅帮助文档。FLUENT中的湍流模型很多，有单方程模型，双方程模型，雷诺应力模型，转捩模型等等。这里只针对最常用的模型。 1、湍流模型描述模型描述Spalart-Allmaras单方程模型，直接解出修正过的湍流粘性，用于有界壁面流动的航空领域（需要较好的近壁面网格）尤其是绕流过程；该模型也可用于粗网格。Standardk-e双方程模型。是默认的k-e模型，系数由经验公式给出。只对高Re的湍流有效，包含粘性热、浮力、压缩性等选项RNGk-e标准k-e模型的变形，方程和系数

2、来自解析解。在e方程中改善了模拟高应变流动的能力； 用来预测中等强度的旋游和低雷诺数流动Realizablek-e标准k-e模型的变形。用数学约束改善模型的性能。能用于预测中等强度的旋流Standardk-w两个输运方程求解k与w。对于有界壁面和低雷诺数流动性能较好，尤其是绕流问题；包含转捩。自由剪切和压缩性选项SSTk-w标准k-w模型的变形。使用混合函数将标准k-e模型与k-w模型结合起来，包含了转捩和剪切选项ReynoldsStress直接使用输运方程来解出雷诺应力，避免了其它模型的粘性假设，模拟强旋流相比其它模型有明显优势 2、湍流模型的选择模型用

3、法SpalartAllmaras计算量小，对一定复杂的边界层问题有较好的效果计算结果没有被 广泛的测试，缺少子模型典型的应用场合为航空领域的绕流模拟Standardk-e应用多，计算量适中，有较多数据积累和比较高的精度对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效果欠佳一般工程计算都使用此模型，其收敛性和计算精度能满足一般的工程计算要求，但模拟旋流和绕流时有缺陷RNGk-e能模拟射流撞击、分离流、二次流和旋流等 中等复杂流动受到涡旋粘性同性假设限制除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型Realizablek-e和RNG基本一致，还可以更好的模拟圆

4、形射流受到涡旋粘性同性假设限制除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型Standk-w对于壁面边界层，自由剪切流，低雷诺数流动性能较好。适合于存在逆压力梯度时的边界层流动，分离与转捩SSTk-w基本与标准k-w模型相同。由于对壁距离依赖性较强，因此不太适合于自由剪切流ReynoldsStress是最复杂的RANS模型。避免了同性的涡粘性假设。占用较多的CPU时间和内存。收敛较难。对于复杂3D流动适用（如弯曲管道、旋转、旋流燃烧、旋风），尤其是强旋流运动。现阶段受计算机内存和CPU处理能力的限制，还不能画出足够细的网格，以适应DNS求解的需要；湍

5、流模式理论忽略了大涡的各向异性，平均运算将脉动量的全部细节一律抹平，丢失了包含在脉动量中大量的有重要意义的信息，模拟流场与实际相差也较大，只能作为一种工程参考。与这两类计算方法相比大涡模拟(LES)有着不可比拟的优点。大涡模拟方法将雷诺平均方法和直接模拟方法相结合，对湍流的大尺度分量直接进行数值计算，而小尺度分量对大涡的影响则建立模型模拟。这种方法比直接数值模拟的计算规模小，有实现的可行性；但又比传统的湍流模式理论具有更广泛的适应性。因而现今采用大涡模拟方法来模拟流场是一种较好的折衷方法。本文采用大涡模拟(LES)研究旋风流场中的湍流结构。