第10章 FLUENT湍流模型
fluent 湍流模型
10.10.1 湍流选项湍流模型可用的不同的选项在10.3到10.7节已经详细的介绍过了。
这里将提供这些选项的用法。
如果你选择的是Spalart-Allmaras 模型，下列选项是有用的：● Vorticity-based production （基于漩涡的产出）● Strain/vorticity-based production （基于应变/漩涡的产出）● Viscous heating （对耦合算法总是激活）如果你选择的是标准的ε-k 模型或是可实行的ε-k 模型，下列选项是有用的： ● Viscous heating （对耦合算法总是激活）● Inclusion of buoyancy effects on ε（包含浮力对ε的影响）如果你选择的是RNG ε-k 模型，下列选项是有用的：● Differential viscosity model （微分粘性模型）● Swirl modification （涡动修正）● Viscous heating （对耦合算法总是激活）● Inclusion of buoyancy effects on ε（包含浮力对ε的影响）如果你选择的是标准的ω-k 模型，下列选项是有用的：● Transitional flows● Shear flow corrections● Viscous heating （对耦合算法总是激活）如果你选择的是剪切-应力传输ω-k 模型，下列选项是有用的：● Transitional flows （过渡流）● Viscous heating （对耦合算法总是激活）如果你选择的是雷诺应力模型（RSM ），下列选项是有用的：● Wall reflection effects on Reynolds stresses （壁面反射对雷诺应力的影响） ● Wall boundary conditions for the Reynolds stresses from the k equation （雷诺应力的壁面边界条件来自k 方程）● Quadratic pressure-strain model （二次的压力－应变模型）● Viscous heating （对耦合算法总是激活）● Inclusion of buoyancy effects on ε（包含浮力对ε的影响）如果你选择的是增强壁面处理（对ω-k 模型和雷诺应力模型可用），下列选项是有用的：● Pressure gradient effects （压力梯度的影响）● Thermal effects （热影响）如果你选择的是大漩涡模拟（LES ），下列选项是有用的：● Smagorinsky-Lilly model for the subgrid-scale viscosity● RNG model for the subgrid-scale viscosity● Viscous heating （对耦合算法总是激活）10．2．4 The Spalart-Allmaras 模型Spalart-Allmaras模型是设计用于航空领域的，主要是墙壁束缚流动。
(word完整版)fluent湍流模型总结,推荐文档
一般来说，DES和LES是最为精细的湍流模型，但是它们需要的网格数量大，计算量和内存需求都比较大，计算时间长，目前工程应用较少。
S-A模型适用于翼型计算、壁面边界层流动，不适合射流等自由剪切流问题。
标准K-Epsilon模型有较高的稳定性、经济性和计算精度，应用广泛，适用于高雷诺数湍流，不适合旋流等各相异性等较强的流动。
RNG K-Epsilon模型可以计算低雷诺数湍流，其考虑到旋转效应，对强旋流计算精度有所提供。
Realizable K-Epsilon模型较前两种模型的有点是可以保持雷诺应力与真实湍流一致，可以更加精确的模拟平面和圆形射流的扩散速度，同时在旋流计算、带方向压强梯度的边界层计算和分离流计算等问题中，计算结果更符合真实情况，同时在分离流计算和带二次流的复杂流动计算中也表现出色。
但是此模型在同时存在旋转和静止区的计算中，比如多重参考系、旋转滑移网格计算中，会产生非物理湍流粘性。
因此需要特别注意。
专用于射流计算的Realizable k-ε模型。
标准K-W模型包含了低雷诺数影响、可压缩性影响和剪切流扩散，适用于尾迹流动、混合层、射流、以及受壁面限制的流动附着边界层湍流和自由剪切流计算。
SST K-W模型综合了K-W模型在近壁区计算的优点和K-Epsilon模型在远场计算的优点，同时增加了横向耗散导数项，在湍流粘度定义中考虑了湍流剪切应力的输运过程，适用更广，可以用于带逆压梯度的流动计算、翼型计算、跨声速带激波计算等。
雷诺应力模型没有采用涡粘性各向同性假设，在理论上比前面的湍流模型要精确的多，直接求解雷诺应力分量（二维5个，三维7个）输运方程，适用于强旋流动，如龙卷风、旋流燃烧室计算等。
！！！！！所以在选择湍流模型时要注意各个模型是高雷诺数模型还是低雷诺数模型，前者采用壁面函数时，应该避免使用太好（对壁面函数方法）或太粗劣（对增强函数处理方法）的网格。
而对于低雷诺数模型，壁面应该有好的网格。
ansysFLUENT湍流模型PPT课件
对一般问题，我们需要导出偏微分输运方程组来计算涡粘系数
湍动能k 启发了求解涡粘模型的物理机理
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涡粘模型
涡粘系数类似于动量扩散效应中的分子粘性
涡粘系数不是流体的属性，是一个湍流的特征量，随着流体流动 的位置而改变。
– 模型参数通过试验数据校验过，如管流、平板流等 – 对大多数应用有很好的稳定性和合理的精度 – 包括适用于压缩性、浮力、燃烧等子模型
SKE 局限性:
– 对有大的压力梯度、强分离流、强旋流和大曲率流动，模拟精度 不够。
– 难以准备模拟出射流的传播 – 对有大的应变区域（如近分离点），模拟的k 偏大
-
Fully turbulent region (log law region)
y is the normal distance
Upper limit of log
from the wall.
law region depends
on Reynolds number
近壁面处无量纲的速度分布图
对平衡的湍流边界层来说，半对数曲线的线性段叫做边界层一致性定
Eddy viscosity
– 雷诺应力模型 (RSM): 求解六个雷诺应力项（加上耗散率方程） 的偏微分输运方程组
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涡粘模型
量纲分析表明，如果我们知道必要的几个尺度（如速度尺度、长 度尺度），涡粘系数就可以确定出来
– 例如，给定速度尺度和长度尺度，或速度尺度和时间尺度，涡粘 系数就被确定，RANS方程也就封闭了
fluent湍流模型
第十章湍流模型本章主要介绍Fluent所使用的各种湍流模型及使用方法。
各小节的具体内容是：10．1 简介10．2 选择湍流模型10．3 Spalart-Allmaras 模型10．4 标准、RNG和k-e相关模型10．5 标准和SST k-ω模型10．6 雷诺兹压力模型10．7 大型艾迪仿真模型10．8 边界层湍流的近壁处理10．9 湍流仿真模型的网格划分10．10 湍流模型的问题提出10．11 湍流模型问题的解决方法10．12 湍流模型的后处理10．1 简介湍流出现在速度变动的地方。
这种波动使得流体介质之间相互交换动量、能量和浓度变化，而且引起了数量的波动。
由于这种波动是小尺度且是高频率的，所以在实际工程计算中直接模拟的话对计算机的要求会很高。
实际上瞬时控制方程可能在时间上、空间上是均匀的，或者可以人为的改变尺度，这样修改后的方程耗费较少的计算机。
但是，修改后的方程可能包含有我们所不知的变量，湍流模型需要用已知变量来确定这些变量。
FLUENT 提供了以下湍流模型：·Spalart-Allmaras 模型·k-e 模型－标准k-e 模型－Renormalization-group (RNG) k-e模型－带旋流修正k-e模型·k-ω模型－标准k-ω模型－压力修正k-ω模型－雷诺兹压力模型－大漩涡模拟模型10．2 选择一个湍流模型不幸的是没有一个湍流模型对于所有的问题是通用的。
选择模型时主要依靠以下几点：流体是否可压、建立特殊的可行的问题、精度的要求、计算机的能力、时间的限制。
为了选择最好的模型，你需要了解不同条件的适用范围和限制这一章的目的是给出在FLUENT中湍流模型的总的情况。
我们将讨论单个模型对cpu 和内存的要求。
同时陈述一下一种模型对那些特定问题最适用，给出一般的指导方针以便对于你需要的给出湍流模型。
10．2．1 雷诺平均逼近vs LES在复杂形体的高雷诺数湍流中要求得精确的N-S方程的有关时间的解在近期内不太可能实现。
fluent中常见的湍流模型及各自应用场合
标题：深入探讨fluent中常见的湍流模型及各自应用场合在fluent中，湍流模型是模拟复杂湍流流动的重要工具，不同的湍流模型适用于不同的流动情况。
本文将深入探讨fluent中常见的湍流模型及它们各自的应用场合，以帮助读者更深入地理解这一主题。
1. 简介湍流模型是对湍流流动进行数值模拟的数学模型，通过对湍流运动的平均值和湍流运动的涡旋进行描述，以求解湍流运动的平均流场。
在fluent中，常见的湍流模型包括k-ε模型、k-ω模型、LES模型和DNS模型。
2. k-ε模型k-ε模型是最常用的湍流模型之一，在工程领域有着广泛的应用。
它通过求解两个方程来描述湍流场，即湍流能量方程和湍流耗散率方程。
k-ε模型适用于对流动场变化较为平缓的情况，如外流场和边界层内流动。
3. k-ω模型k-ω模型是另一种常见的湍流模型，在边界层内流动和逆压力梯度流动情况下有着良好的适用性。
与k-ε模型相比，k-ω模型对于边界层的模拟更加准确，能够更好地描述壁面效应和逆压力梯度情况下的流动。
4. LES模型LES（Large Ey Simulation）模型是一种计算密集型的湍流模拟方法，适用于对湍流细节结构和湍流的大尺度结构进行同时模拟的情况。
在fluent中，LES模型通常用于对湍流尾流、湍流燃烧和湍流涡流等复杂湍流流动进行模拟。
5. DNS模型DNS（Direct Numerical Simulation）模型是一种对湍流流动进行直接数值模拟的方法，适用于小尺度湍流结构的研究。
在fluent中，DNS模型常用于对湍流的微观结构和湍流的小尺度特征进行研究，如湍流能量谱和湍流的空间分布特性等。
总结与回顾通过本文的介绍，我们可以看到不同的湍流模型在fluent中各有其适用的场合。
从k-ε模型和k-ω模型适用于工程领域的实际流动情况，到LES模型和DNS模型适用于研究湍流细节结构和小尺度特征，每种湍流模型都有其独特的优势和局限性。
fluent湍流简述
Reynolds-Stress Model
Detached Eddy Simulation
Available in FLUENT 6.2
Large-Eddy Simulation
Direct Numerical lation
17
Fluent中湍流模型面板
Define Models Viscous...
DNS和LES能直接得到气体的瞬态流场，但需要很大的计算机
容量和CPU时间，未能广泛应用于工程应用。
RANS将非稳态控制方程对时间作平均，即 N
1 n U i x , t lim ui x , t N N n 1
ui x, t Ui x, t uix, t
代数应力模型
1.紊流粘性模型（Eddy-Viscosity Models ，EVM）
引入Boussinesq涡粘性假设，认为雷诺应力与平均速 度梯度成正比，即将Reynolds应力项表示为
U i U j ij u iu j t x xi j
时均值 脉动值
因此，只能得到流场的时均值。要想得到瞬时值，它还必须和 另一些求脉动速度的方法相结合。在实际工程应用中，人们更关心流 动的时均值，而忽略湍流的细节。 因此，目前工程湍流计算还是依 赖于RANS。
7
基于Reynolds时均方程的统观模拟（RANS）
忽略流体相密度脉动，可得如下的时均方程组：
u y
一方程模型
/ t C k 1/ 2l
零方程模型和单方程模型适用于简单的流动；对于复杂流 动，系数很难给定，无通用性，故应用较少。
10
两方程模型
由求解湍流特征参数的微分方程来确定湍流粘性。包括k-ε 、 k-ω、 kτ、 k-l 模型等 。其中，应用最普遍的是 k-ε模型。
《fluent湍流模型》课件
Fluent湍流模型的常见问题
常见的问题包括模型精度不够、 计算量太大、计算时间过长等。
解决法
可以通过减小网格尺寸、改变模 拟设置、使用高性能计算机等方 法来解决问题。
常见错误示范
常见错误包括不合理的边界条件、 不准确的物理参数设定等。
总结
通过本课程的学习，您已了解Fluent湍流模型的基本概念、原理和应用。希望您可以将所学应用到实际工作中， 并继续跟踪湍流模型的发展趋势。
工业中的应用
在飞机、汽车、火箭等工业 制造领域中广泛应用，可以 用于优化产品设计、性能测 试和流体控制等方面。
实际案例分析
使用Fluent湍流模型成功预 测了风力发电机转子的性能， 为风力发电技术的发展做出 了重要贡献。
优缺点
具有高精度、高可靠性和可 灵活扩展等优点，但对计算 资源要求较高。
常见问题与解决方法
通过求解雷诺应力方程来描述湍流过程，
精度更高但计算量更大。
3
Large Eddy Simulation
通过将湍流流场分解成大尺度和小尺度
Detached Eddy Simulation
4
来模拟流体运动。
相对于LES模拟时间更短，适合处理具有 湍流特性的旋转流和湍流边界层等问题。
Fluent湍流模型应用
质量守恒方程
描述流体中物质的流 动规律，保证物质质 量不会凭空消失或凭 空增加。
模拟方法
计算流体力学（CFD） 模拟的方法，如有限 元方法、有限体积法 和边界元方法等。
湍流模型原理
1
k-ε模型
在工程实践中应用广泛，许多气动工程
Reynolds Stress Model
2
和水动力学模拟都基于该模型进行。
fluent-湍流模型
fluent 湍流模型流体运动千变万化，但是都遵循自然规律，流体在运动中遵循质量守恒定律，动量定理和能量守恒定律。
从这些定律出发，导出流体力学基本方程组。
由质量守恒定律推出连续性方程由几种推导方法：1：拉格朗日观点法，2：欧拉法，3：直角坐标下控制体法0div V tρρ∂+=∂（对不可压流体，0divV =） 张量表示为：()0i iv t x ρρ∂∂+=∂∂ 由动量定理推出运动方程dVF divP dt ρρ=+ 张量表示为ij i i jp dv F dt x ρρ∂=+∂ 由能量守恒定理推出能量方程:()dUP S div kgradT q dtρρ=++ 或者 ij ji i i dU T p s k q dt x x ρρ⎛⎫∂∂=++ ⎪∂∂⎝⎭由此得出流体力学基本方程组：'0:()123(,)div V tdV F divPdt dU P S div kgradT q dt P pI S IdivV IdivVp f T ρρρρρρμμρ∂⎧+=⎪∂⎪⎪=+⎪⎪⎨=++⎪⎪⎛⎫⎪=-+-+ ⎪⎪⎝⎭⎪=⎩或者写为：()'0123(,)i iij i i j ij ji i i ij ij ij kk ij kk ijv t x p dvF dt x dU T p s k q dt x x p p s s s p f T ρρρρρρδμδμδρ∂⎧∂+=⎪∂∂⎪⎪∂=+⎪∂⎪⎪⎨⎛⎫∂∂=++⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎪⎪⎛⎫⎪=-+-+ ⎪⎝⎭⎪⎪=⎩对于粘性不可压缩均质流体的基本方程为：0()2divV dV F gradp V dtds T div kgradT q dt P pI S ρρμρρμ=⎧⎪⎪=-+∆⎪⎨⎪=Φ++⎪⎪=-+⎩（这就是N-S 方程） 对于粘性不可压缩均质流体的基本方程组为01divV dV F gradp V dt dTC k T dt νρρ⎧⎪=⎪⎪=-+∆⎨⎪⎪=Φ+∆⎪⎩其中， ,v k 分2P pI S μ=-+别是常数粘性系数及热传导系数，Φ是耗损函数，22S μΦ=，方程组有五个二阶偏微分方程，用来确定五个未知函数，,,V p T ，一般情况下，动力学元素p 与运动学元素v 和热力学元素T 相互影响，特别是流场受温度场影响，主要是粘性系数和温度有关体现出来，如果温度变化不大，则粘性系数可以去为常数，从而流场不受温度影响，流场可以独立与温度场而求解。
fluent零方程湍流模型
fluent零方程湍流模型标题：湍流的魅力：探索Fluent零方程湍流模型导语：湍流是自然界中普遍存在的现象，它的复杂性使得我们对其理解充满了好奇与挑战。
在工程领域中，湍流对流体流动的影响不可忽视。
而Fluent零方程湍流模型为我们提供了一种研究湍流现象的有效工具。
本文将以人类的视角，探索这一模型的魅力，展示湍流的奥秘。
第一部分：湍流的定义与特性湍流是一种随机、不规则的流动现象，它在自然界中广泛存在。
与层流相比，湍流的特点是流速和压力的空间和时间波动较大。
湍流的复杂性使得其研究变得困难，但也正是这种复杂性使湍流显示出了一些令人惊叹的特性，比如能量耗散和涡旋结构的形成。
第二部分：Fluent零方程湍流模型的原理与应用Fluent零方程湍流模型是一种简化的湍流模型，它基于湍流的能量耗散理论。
该模型通过假设湍流的能量耗散率与流体的速度梯度成正比，从而实现了对湍流的模拟。
这种模型在工程领域中得到广泛应用，可以帮助工程师预测湍流对流体流动的影响，从而优化设计和提高效率。
第三部分：探索湍流的奥秘湍流的复杂性使得我们对其理解充满了挑战，但也正是这种挑战使得湍流的研究变得更加有趣。
从大气中的湍流到海洋中的湍流，从飞机机翼上的湍流到燃烧过程中的湍流，湍流无处不在。
通过Fluent零方程湍流模型，我们可以更好地理解湍流的形成机制和特性，进而应用于实际工程中。
结语：湍流是自然界中一种复杂而神奇的现象，它的研究对我们理解流体动力学以及优化工程设计具有重要意义。
Fluent零方程湍流模型为我们提供了一种有效的工具，可以帮助我们模拟和预测湍流对流体流动的影响。
通过深入研究湍流的特性和应用，我们可以更好地掌握湍流的奥秘，为工程实践提供更优化的解决方案。
让我们一同探索湍流的魅力，感受科学与工程的交融之美。
fluent手册
FLUENT教程赵玉新I、目录第一章、开始第二章、操作界面第三章、文件的读写第四章、单位系统第五章、读入和操作网格第六章、边界条件第七章、物理特性第八章、基本物理模型第九章、湍流模型第十章、辐射模型第十一章、化学输运与反应流第十二章、污染形成模型第十三章、相变模拟第十四章、多相流模型第十五章、动坐标系下的流动第十六章、解算器的使用第十七章、网格适应第十八章、数据显示与报告界面的产生第十九章、图形与可视化第二十章、Alphanumeric Reporting第二十一章、流场函数定义第二十二章、并行处理第二十三章、自定义函数第二十四章、参考向导第二十五章、索引（Bibliography）第二十六章、命令索引II、如何使用该教程概述本教程主要介绍了FLUENT的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验。
本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。
第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。
第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT所使用的流场函数与变量的定义。
下面是各章的简略概括第一部分：开始使用：本章描述了FLUENT的计算能力以及它与其它程序的接口。
介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。
在本章中，我们给出了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。
●使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。
同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。
（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助）●读写文件：本章描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。
●单位系统：本章描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。
●读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。
FLUENT提供的湍流模型.
FLUENT提供的湍流模型Spalart-Allmaras 模型k-e 模型-标准k-e 模型-Renormalization-group (RNG k-e模型-带旋流修正k-e模型k-ω模型-标准k-ω模型-压力修正k-ω模型-雷诺兹压力模型The Spalart-Allmaras 模型对于解决动力漩涡粘性,Spalart-Allmaras 模型是相对简单的方程。
它包含了一组新的方程,在这些方程里不必要去计算和剪应力层厚度相关的长度尺度。
Spalart-Allmaras 模型是设计用于航空领域的,主要是墙壁束缚流动,而且已经显示出和好的效果。
在透平机械中的应用也愈加广泛。
在原始形式中Spalart-Allmaras 模型对于低雷诺数模型是十分有效的,要求边界层中粘性影响的区域被适当的解决。
在FLUENT中,Spalart-Allmaras 模型用在网格划分的不是很好时。
这将是最好的选择,当精确的计算在湍流中并不是十分需要时。
再有,在模型中近壁的变量梯度比在k-e模型和k-ω模型中的要小的多。
这也许可以使模型对于数值的误差变得不敏感。
想知道数值误差的具体情况请看5.1.2。
需要注意的是Spalart-Allmaras 模型是一种新出现的模型,现在不能断定它适用于所有的复杂的工程流体。
例如,不能依靠它去预测均匀衰退,各向同性湍流。
还有要注意的是,单方程的模型经常因为对长度的不敏感而受到批评,例如当流动墙壁束缚变为自由剪切流。
标准k-e模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型,要解两个变量,速度和长度尺度。
在FLUENT中,标准k-e模型自从被Launder and Spalding提出之后,就变成工程流场计算中主要的工具了。
适用范围广、经济,有合理的精度,这就是为什么它在工业流场和热交换模拟中有如此广泛的应用了。
它是个半经验的公式,是从实验现象中总结出来的。
由于人们已经知道了k-e模型适用的范围,因此人们对它加以改造,出现了RNG k-e模型和带旋流修正k-e模型k-ε模型中的K和ε物理意义:k是紊流脉动动能(J,ε是紊流脉动动能的耗散率(%k越大表明湍流脉动长度和时间尺度越大,ε越大意味着湍流脉动长度和时间尺度越小,它们是两个量制约着湍流脉动。
fluent中常见的湍流模型及各自应用场合
fluent中常见的湍流模型及各自应用场合湍流是流体运动中的一种复杂现象，它在自然界和工程应用中都非常常见。
为了模拟和预测湍流的行为，数学家和工程师们开发了各种湍流模型。
在Fluent中，作为一种流体动力学软件，它提供了多种常见的湍流模型，每个模型都有其自己的适用场合。
1. k-ε 模型最常见的湍流模型之一是k-ε模型。
该模型基于雷诺平均的假设，将湍流分解为宏观平均流动和湍流脉动两个部分，通过计算能量和湍动量方程来模拟湍流行为。
k-ε模型适用于边界层内和自由表面流动等具有高湍流强度的情况。
它还适用于非压缩流体和对称或旋转流动。
2. k-ω SST 模型k-ω SST模型是基于k-ε模型的改进版本。
它结合了k-ω模型和k-ε模型的优点，既能够准确地模拟边界层流动，又能够提供准确的湍流边界条件。
SST代表了"Shear Stress Transport"，意味着模型在对剪切流动的边界层进行处理时更为准确。
k-ω SST模型适用于各种湍流强度的流动，特别是在激烈湍流的边界层内。
3. Reynolds Stress 模型Reynolds Stress模型是一种基于雷诺应力张量模拟湍流的高级模型。
它考虑了流场中的各向异性和非线性效应，并通过解Reynolds应力方程来确定流场中的张应力。
由于对流场的湍流行为进行了更精确的建模，Reynolds Stress模型适用于湍流流动和涡旋流动等复杂的工程应用。
然而，由于模型的计算复杂度较高，使用该模型需要更多的计算资源。
4. Large Eddy Simulation (LES)Large Eddy Simulation是一种直接模拟湍流的方法，它通过将整个流场划分为大尺度和小尺度的涡旋来模拟湍流行为。
LES适用于高雷诺数的流动，其中小尺度涡旋的作用显著。
由于需要同时解决大尺度和小尺度涡旋的运动方程，LES计算的复杂度非常高，适用于需要高精度湍流求解的工程应用。
fluent的空气湍流模型
fluent的空气湍流模型（实用版）目录一、引言二、Fluent 中的湍流模型概述1.湍流模型的种类2.湍流模型的选择三、Fluent 中的空气湍流模型1.k-模型2.sa 模型3.LES 模型四、Fluent 中湍流模型的应用1.边界层流动2.噪声模拟五、结论正文一、引言在计算机流体动力学（CFD）领域，湍流是一种常见的流动现象。
由于其复杂性，工程师们通常需要使用湍流模型来模拟这种流动。
Fluent 是一款广泛应用于 CFD 领域的软件，它提供了多种湍流模型供用户选择。
本文将介绍 Fluent 中的空气湍流模型。
二、Fluent 中的湍流模型概述1.湍流模型的种类在 Fluent 中，湍流模型主要分为以下几类：k-模型、sa 模型、LES 模型、RSM 模型等。
这些模型分别适用于不同的流动情况，具有各自的优缺点。
2.湍流模型的选择选择合适的湍流模型是模拟流体流动的关键。
在实际应用中，需要根据流体的性质、流动区域、流动速度等因素来选择合适的湍流模型。
三、Fluent 中的空气湍流模型1.k-模型k-模型是一种基于涡旋随机化的湍流模型，适用于高速、非粘性流体流动。
在 Fluent 中，k-模型可以通过设置湍流粘性系数来调整模型的性能。
2.sa 模型sa 模型，即 Smagorinsky 模型，是一种基于涡旋随机化和湍流扩散的混合模型。
它在高速、非粘性流体流动方面具有较好的性能。
在 Fluent 中，sa 模型可以通过设置涡旋随机化参数和湍流扩散参数来调整模型的性能。
3.LES 模型LES 模型，即大涡模拟，是一种基于湍流涡旋结构的湍流模型。
它适用于高速、非粘性流体流动以及具有较强湍流特性的流动。
在 Fluent 中，LES 模型可以通过设置湍流涡旋参数来调整模型的性能。
四、Fluent 中湍流模型的应用1.边界层流动在边界层流动模拟中，湍流模型的选择尤为重要。
一般来说，对于有压力梯度的大范围边界层流动，可以选择 k-模型或 sa 模型；而对于强旋流和旋转流动，可以选择 LES 模型或 RSM 模型。
fluent湍流模型
k–ω 湍流模型
k–ω 湍流模型得到广泛特点：
模型方程不包括在壁面上没有定义的项，例如不需要壁面函数可以 在壁面积分
对于有压力梯度的大范围边界层流动是精确稳定的
FLUENT 提供k–ω 模型下的两个子模型 标准k–ω (SKW) 模型
在航天和涡轮机械领域得到最广泛的应用 几个k–ω子模型选项：压缩效果，转錑，剪切流修正. 剪切应力输运k–ω (SSTKW) 模型(Menter, 1994) SST k–ω 模型使用混合函数从壁面附近的标准k–ω 模型逐渐过渡到边
解决低雷诺数下的differential viscosity模型 由解析方法得到的 Prandtl / Schmidt数的代数公式 旋流修正 对更复杂的剪切流来说比SKE 表现更好，比如剪切流、旋涡和分离 流
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在FLUENT中可用的湍流模型
基于RANS的模 型
1－方程模型 Spalart-Allmaras 2－方程模型
标准 k–ε RNG k–ε realizable k–ε 标准 k–ω SST k–ω 雷诺德应力模型 分离涡模拟 大涡模拟
增加 每个计算迭代步
消耗
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Rij uiuj
(Reynolds 应力张量)
Reynolds 应力是由附加的平均过程引起的，因此为了封闭控制方程 组，必须对Reynolds应力建模
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6-7
ANSYS, Inc. Proprietary
fluent的空气湍流模型
fluent的空气湍流模型摘要：一、Fluent 空气湍流模型的概述二、湍流模型的类型及选择三、设置湍流模型的步骤四、影响湍流模型的因素五、如何获取较好的湍流模型模拟结果正文：Fluent 是一款广泛应用于流体动力学模拟的软件，其中的空气湍流模型是解决实际工程问题的重要工具。
本文将详细介绍Fluent 中的空气湍流模型，包括模型的类型、设置方法以及影响模拟结果的因素。
一、Fluent 空气湍流模型的概述在Fluent 中，空气湍流模型主要分为以下几种：k-ε 模型、k-ω 模型、SST 模型、大涡模拟（LES）等。
这些模型都是基于实际湍流特性进行数学建模，用以预测和分析流体流动中的复杂现象。
二、湍流模型的类型及选择在选择湍流模型时，需要考虑流动特性、雷诺数、模拟精度等因素。
例如，k-ε 模型适用于广泛范围内的流动问题，但其精度相对较低；而k-ω 模型则适用于高速、大涡占主导的流动场合。
具体模型的选择可根据实际情况和需求进行。
三、设置湍流模型的步骤在Fluent 中设置湍流模型主要包括以下步骤：1.打开Fluent 软件，创建或导入计算模型。
2.在“Meshing”模块中，设置网格类型、尺寸和数量。
3.在“Boundary Conditions”模块中，设置进口、出口、壁面等边界条件。
4.在“Turbulence”模块中，选择合适的湍流模型，并设置模型参数。
5.设置其他物理参数，如压力、速度、密度等。
6.进行模拟计算。
四、影响湍流模型的因素湍流模型的选择和设置不仅取决于流动特性，还受到以下因素的影响：1.雷诺数：雷诺数是判断流动状态的重要参数，不同湍流模型适用于不同雷诺数的流动场合。
2.边界条件：边界条件的设置会影响湍流模型的表现，尤其是壁面边界层的影响。
3.网格质量：网格质量直接影响数值模拟的准确性和稳定性，选用合适的网格类型和尺寸至关重要。
五、如何获取较好的湍流模型模拟结果1.选择合适的湍流模型：根据实际流动特性和需求，选择适合的湍流模型。
fluent的空气湍流模型
fluent的空气湍流模型摘要：1.Fluent 软件概述2.湍流模型的概述3.Fluent 中的湍流模型分类4.各类湍流模型的特点及适用范围5.如何选择合适的湍流模型6.结论正文：一、Fluent 软件概述Fluent 是一款由美国CFD 公司（Computational Fluid Dynamics）开发的计算流体动力学（CFD）软件，广泛应用于工程领域，如航空航天、能源、化工、环境等。
Fluent 可以模拟流体的层流和湍流状态，为研究流体流动提供了强大的工具。
二、湍流模型的概述湍流是指流体在高速流动时，由于粘性力的不稳定性，产生的无规则、高度混合的流动状态。
在实际工程中，大部分流体流动都处于湍流状态。
为了模拟这种复杂的流动现象，Fluent 提供了多种湍流模型供用户选择。
三、Fluent 中的湍流模型分类Fluent 中的湍流模型主要分为以下几类：1.k-ε模型：基于k-ε两方程模型，其中k 为湍流动能耗散率，ε为湍流能量耗散率。
2.k-ω模型：基于k-ω两方程模型，其中k 为湍流动能耗散率，ω为湍流旋涡耗散率。
3.SST 模型：基于Spalart-Allmaras 三维湍流模型，考虑了流场中的旋涡和湍流扩散。
4.RSM 模型：基于大涡模拟（LES）的湍流模型，考虑了湍流尺度的空间分布。
5.VOF 模型：基于体积分数（Volume of Fluid）的湍流模型，适用于两相流问题。
6.Mixture 模型：基于混合长度理论的湍流模型，适用于多相流问题。
四、各类湍流模型的特点及适用范围1.k-ε模型：计算精度较高，适用于大部分工程问题。
特别适用于湍流强度较低、流动平稳的问题。
2.k-ω模型：考虑了湍流旋涡的耗散，适用于湍流强度较高、流动剧烈的问题。
例如，涡轮机、喷气发动机等。
3.SST 模型：计算精度较高，适用于考虑湍流旋涡耗散的问题。
例如，飞机翼型、汽车尾翼等。
4.RSM 模型：适用于湍流强度较高、流动剧烈的问题，特别是具有强旋流和旋转的流体。
fluent湍流模型技巧
湍流模型目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三种：一1I（接模拟（directnumericalsimulation,DNS）直接数值模拟（DNS）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对Navier-Stokes 方程直接求解。
这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流中详细的空间结构及变化剧烈的时间特性。
基于这个原因，DNS目前仅限于相对低的雷诺数中湍流流动模型。
另外，利用DNS模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前DNS模型还无法应用于工程数值计算，还不能解决工程实际问题。
一大涡模拟（largeeddysimulation,LES）大涡模拟（LES）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解N-S方程，其网格尺度比湍流尺度大,=可以模拟湍流发展过程的一些细节但其计算量仍很大,=也仅用于比较=简单的剪切流运动及管流。
大涡模拟的基础是：湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成的，大尺度涡是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。
大尺度的涡通过相互作用把能量传递给小尺度的涡，而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用，几乎是各向同性的。
这些对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。
Les大涡模拟采用非稳态的N-S方程直接模拟大尺度涡，但不计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑，这种影响称为亚格子Reynolds应力模型。
大多数亚格子Reynolds模型都是将湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。
LES对计算机的容量和CPU的要求虽然仍然很高，但是远远低于DNS方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。
一।应用Reynolds时均方程（Reynolds-averagingequations）的模拟方法许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明，可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是基于求解Reynolds时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。
fluent湍流模型技巧
湍流模型目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三种：⌝直接模拟（direct numerical simulation, DNS）直接数值模拟（DNS）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对Navier-Stokes方程直接求解。
这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流中详细的空间结构及变化剧烈的时间特性。
基于这个原因，DNS目前仅限于相对低的雷诺数中湍流流动模型。
另外，利用DNS模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前DNS模型还无法应用于工程数值计算，还不能解决工程实际问题。
⌝大涡模拟(large eddy simulation, LES)大涡模拟（LES）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解N-S方程，其网格尺度比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节，但其计算量仍很大，也仅用于比较简单的剪切流运动及管流。
大涡模拟的基础是：湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成的，大尺度涡是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。
大尺度的涡通过相互作用把能量传递给小尺度的涡，而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用，几乎是各向同性的。
这些对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。
Les大涡模拟采用非稳态的N-S方程直接模拟大尺度涡，但不计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑，这种影响称为亚格子Reynolds应力模型。
大多数亚格子Reynolds模型都是将湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。
LES对计算机的容量和CPU的要求虽然仍然很高，但是远远低于DNS方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。
⌝应用Reynolds时均方程(Reynolds-averaging equations)的模拟方法许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明，可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是基于求解Reynolds时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。
FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理
FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理本文内容摘自《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2、湍流模型的选择有两种方法处理近壁面区域。
一种方法，不求解粘性影响内部区域（粘性子层及过渡层），使用一种称之为“wall function”的半经验方法去计算壁面与充分发展湍流区域之间的粘性影响区域。
采用壁面函数法，省去了为壁面的存在而修改湍流模型。
另一种方法，修改湍流模型以使其能够求解近壁粘性影响区域，包括粘性子层。
此处使用的方法即近壁模型。
（近壁模型不需要使用壁面函数，如一些低雷诺数模型，K-W湍流模型是一种典型的近壁湍流模型）。
所有壁面函数（除scalable壁面函数外）的最主要缺点在于：沿壁面法向细化网格时，会导致使数值结果恶化。
当y+小于15时，将会在壁面剪切力及热传递方面逐渐导致产生无界错误。
然而这是若干年前的工业标准，如今ANSYS FLUENT采取了措施提供了更高级的壁面格式，以允许网格细化而不产生结果恶化。
这些y+无关的格式是默认的基于w方程的湍流模型。
对于基于epsilon方程的模型，增强壁面函数（EWT）提供了相同的功能。
这一选项同样是SA模型所默认的，该选项允许用户使其模型与近壁面y+求解无关。
（实际上是这样的：K-W方程是低雷诺数模型，采用网格求解的方式计算近壁面粘性区域，所以加密网格降低y+值不会导致结果恶化。
k-e方程是高雷诺数模型，其要求第一层网格位于湍流充分发展区域，而此时若加密网格导致第一层网格处于粘性子层内，则会造成计算结果恶化。
这时候可以使用增强壁面函数以避免这类问题。
SA模型默认使用增强壁面函数）。
只有当所有的边界层求解都达到要求了才可能获得高质量的壁面边界层数值计算结果。
这一要求比单纯的几个Y+值达到要求更重要。
FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理
FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理内容摘自《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单方程模型，直接解出修正过的湍流粘性，用于有界壁面流Spalart-Allmaras 动的航空领域尤其是绕流过程；该模型也可用于粗网格。
Standard k-e 双方程模型。
是默认的k-e 模型，系数经验公式给出。
只对高Re的湍流有效，包含粘性热、浮力、压缩性等选项标准k-e模型的变形，方程和系数来自解析解。
在e方程中RNG k-e 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Realizable k-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Standard k-w 能较好，尤其是绕流问题；包含转捩。
自剪切和压缩性选项SST k-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Reynolds Stress 2、湍流模型的选择模型Spalart 用法计算量小，对一定复杂的边界层问题有较好的效果Allmaras 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应用多，计算量适中，有较多数据积累和比较高的精度Standard k-e 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能模拟射流撞击、分离流、二次流和旋流等中等复杂流动RNG k-e 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Realizable k-e 和RNG基本一致，还可以更好的模拟圆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对于壁面边界层，自剪切流，低雷诺数流动性能较好。
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必须强调的是 LES 应用于工业的流产模拟还处于起步阶段。回顾近期的出版物，典型的 方法已经用于简单的几何形体。这主要是因为解决含有能量的湍流漩涡需要大量的计算机资 源。很多成功的 LES 模型已经用于高度空间的离散化，而且花了很多精力来解决尺度比惯性 附属区域大的方面。在中间流中用 LES 降低精度的方法没有很多的资料。另外，用 LES 解 决平板问题还需要进一步的证实。
这一章的目的是给出在 FLUENT 中湍流模型的总的情况。我们将讨论单个模型对 cpu 和内存的要求。同时陈述一下一种模型对那些特定问题最适用，给出一般的指导方针以便对 于你需要的给出湍流模型。 10．2．1 雷诺平均逼近 vs LES
在复杂形体的高雷诺数湍流中要求得精确的 N-S 方程的有关时间的解在近期内不太可 能实现。两种可选择的方法用于把 N-S 方程不直接用于小尺度的模拟：雷诺平均和过滤。
可选的逼近，在 RSM 中，是用来解决在方程中的雷诺压力张量。另外要加一个方程。 这就意味着在二维流场中要加五个方程，而在三维方程中要加七个方程。
在很多情况下基于 Boussinesq 假设的模型很好用，而且计算量并不是很大。但是 RSM 模型对于对层流有主要影响的各向异性湍流的状况十分适用。 10．2．4 The Spalart-Allmaras 模型
边界层湍流的近壁处理
10．9
湍流仿真模型的网格划分
10．10
湍流模型的问题提出
10．11
湍流模型问题的解决方法
10．12
湍流模型的后处理
10．1 简介 湍流出现在速度变动的地方。这种波动使得流体介质之间相互交换动量、能量和浓度变
化，而且引起了数量的波动。由于这种波动是小尺度且是高频率的，所以在实际工程计算中
－标准 k-e 模型
－Renormalization-group (RNG) k-e模型
－带旋流修正k-e模型
·k-ω模型
－标准k-ω模型
－压力修正k-ω模型
－雷诺兹压力模型
－大漩涡模拟模型
10．2 选择一个湍流模型 不幸的是没有一个湍流模型对于所有的问题是通用的。选择模型时主要依靠以下几点：
流体是否可压、建立特殊的可行的问题、精度的要求、计算机的能力、时间的限制。为了选 择最好的模型，你需要了解不同条件的适用范围和限制
ui = ui +ui' LLL(10.2−1)
这里
u
i
和
u
' i
时时均速度和波动分量。
相似的，像压力和其它的标量
φi =φi +φi' LLL(10.2−2)
这里φ 表示一个标量如压力，动能，或粒子浓度。
用这种形式的表达式把流动的变量放入连续性方程和动量方程并且取一段一段时间的 平均，这样可以写成一下的形式：
直接模拟的话对计算机的要求会很高。实际上瞬时控制方程可能在时间上、空间上是均匀的，
或者可以人为的改变尺度，这样修改后的方程耗费较少的计算机。但是，修改后的方程可能
包含有我们所不知的变量，湍流模型需要用已知变量来确定这些变量。
FLUENT 提供了以下湍流模型：
·Spalart-Allmaras 模型
·k-e 模型
方程 10.2-3 和 10.2-4 称为雷诺平均 N-S 方程。它和瞬态雷诺方程又相同的形式，速度和其
它的变量表示成为了其时均形式。由于湍流造成的附加的条件现在表现出来了。这些雷诺压
力，
必须被模拟出来以便使方程 10.2-4 封闭。
对于变密度的流体，方程 10.2-3 和 10.2-4 认为是 Favre 平均 N-S 方程，速度表示为了 平均值。这样，方程 10.2-3 和 10.2-4 可以应用于变密度的流体。 10．2．3 Boussinesq 逼近 VS 雷诺压力转化模型
作为一个一般性的介绍，在这里推荐一般的湍流模型用雷诺平均对于实际的计算是十分 有用的。在 10.7 中将会详细介绍的 LES 逼近，对你十分有用，如果你的计算机能力很强大 或者有意更新你的计算机的话。这一章余下的部分将会介绍选择雷诺平均逼近模型。 10．2．2 雷诺平均
在雷诺平均中，在瞬态 N-S 方程中要求的变量已经分解位时均常量和变量。以速度为 例：
对于解决动力漩涡粘性，Spalart-Allmaras 模型是相对简单的方程。它包含了一组新的 方程，在这些方程里不必要去计算和剪应力层厚度相关的长度尺度。Spalart-Allmaras 模型 是设计用于航空领域的，主要是墙壁束缚流动，而且已经显示出和好的效果。在透平机械中 的应用也愈加广泛。
对于湍流模型，雷诺平均逼近要求在方程 10.2-4 的雷诺压力可以被精确的模拟。一般 的方法利用 Boussinesq 假设把雷诺压力和平均速度梯度联系起来：
Boussinesq假设使用在Spalart-Allmaras模型、k-e模型和k-ω模型中。这种逼近方法好处是对计 算机的要求不高。在Spalart-Allmaras模型中只有一个额外的方程要解。k-e模型和k-ω模型中又 两个方程要解。Boussinesq假设的不足之处是假设ut是个等方性标量，这是不严格的。
两种方法都介绍了控制方程的附加条件，这些条件用于使模型封闭（封闭意味着有足够的方 程来解所有的未知数。）
对于所有尺度的湍流模型，雷诺平均 N-S 方程只是传输平均的数量。找到一种可行的 平均流动变量可以大大的减少计算机的工作量。如果平均流动是稳态的，那么控制方程就不 必包含时间分量，并且稳态状态解决方法会更加有效。甚至在暂态过程中计算也是有利的， 因为时间步长在平均流动中取决于全局的非稳态。雷诺平均逼近主要用于实际工程计算中， 还有使用的模型比如 Spalart-Allmaras，k-e 系列，k-ω系列和 RSM。
第十章 湍流模型
本章主要介绍 Fluent 所使用的各种湍流模型及使用方法。
各小节的具体内容是：
10．1
简介
10．2
选择湍流模型
10．3
Spalart-Allmaras 模型
10．4
标准、RNG 和 k-e 相关模型
10．5
标准和 SST k-ω模型
10．6
雷诺兹压力模型
10．7
大型艾迪仿真模型
10．8