ansys湍流模型

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1、ANSYSCFD中的湍流模型及其应用安世亚太科技股份有限公司流体业务部杨振亚目录RANS湍流模型湍流模型概述SST湍流模型层流-湍流转涙模型尺度解析模型概述SAS湍流模型总结©2014ANSYSInc.2湍流模拟方法DNSSRSRANS(DirectNumerical(ScaleResolving(ReynoldsAveragedSimulation)Simulations)Navier-StokesSimulations)•直接数值求解完全•包括大涡模拟、混•求解雷诺平均NS方程组的瞬态NS方程组合大涡模拟•可以选择稳态

2、求解•不需要模型•较大的涡直接求•所有湍流都用模型模拟解，比网格小的涡•目前仅做为研究工用模型模拟。•是目前工业界应用最具广泛的方法•本质上是瞬态方法ANSYSCFD中的RANS湍流模型One-EquationModelsSpalart-Allmaras–包括了所有常见的模型(k-e)1ETwo-EquationModels–包括了诸如曲率修正和k–ε(Standard,Realizable,RNG)k–ω(Standard,SST)EARSM等扩展模型CurvatureCorrection(all1&2eqn.models)V2F(4e

3、qn.)*–确保无论哪种应用，你ExplicitAlgebraicReynoldsStressModel(EARSM)都可选择到合适的模型ReynoldsStressModelsLaunder-Reece-Rodi,Speziale-Sarkar-GatskiStress-wk–kl–ωTransitionModelSSTTransitionModelRANS湍流模型的扩展5m/sCase1Air1m/sWater对自由液面流动，液面附近通过湍流阻尼来修正粘性，提高精度。（适用于SST模型和k-w模型）曲率修正增加旋流模拟精度多孔介质界面

4、采用近壁面处理，提高精度。SST模型：更好地模拟带有分离的流动流动中包括下列现象时，分离的影响较大:•扩压器的压力损失•机翼的失速•旋转机械部件的性能分析SST模型:•传统的标准双方程模型难以预测出分离效应，甚至当压力梯度很大时也是如此。•模拟分离流动时，SST模型是最精确的双方程模型之一。NACA4412翼型验证案例0.1SSTlla0.08Wilcox2006wSpalart-Allmaras2v-fm0.06Experimentofrec0.04ntais0.02D00123456u/Uref•SST,Wilcox2006,V2F和

5、Spalart-Allmaras模拟的速度分布转涙现象对流动的影响层流分离•壁面剪切应力•壁面传热•分离现象•设备效率湍流分离转涙模型的开发需求•困难:–涉及的具体应用未知–几何形状复杂–网格拓扑未知FullyTurbulent–非结构网格–支持并行-域分解•需求:LaminarFlow–不同的转涙机理–自然转涙–旁路转涙–分离诱导转涙–…Transitional–稳健性–不增加额外的网格两方程转涙模型g-ReQggUjgtPEggtxjxjfxj0.5Pg1

6、FlengthS(1gg)FonsetFonset启动转涙：ReRetRetf(Tu,Q)~~~RetUjRetRetPttttxjxjxj~PtctRetRet1.0Ftt平板流动验证案例T3A:FSTI=3.5%(~39000hexahedra)Meshguidelines:•y+<1•wallnormalexpansionratio~1.1•goodresolutionofstreamwisedirection机翼验证

7、案例•由于吸力面的层流分离引起的转涙•转涙模型很好地预测到此现象•结果:经过此区域的壁面剪切应力比全湍流模拟的要高湍流边界层能克服反压梯度尾缘附近的分离更少McDonnellDouglas30P-30N多段翼验证案例Re=9millionTuContourMach=0.2C=0.5588mAoA=8°Exp.hotfilmMainlowertransition:transitionCFX=0.587locationExp.=0.526measuredError:6.1%asf(x/c)Flaptransition:CFX=0.909

8、Exp.=0.931Mainuppertransition:Error:2.2%CFX=0.068Exp.=0.057Error:1.1%Slattransition:CFX=-0.056Ex