fluent湍流模型 总结

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。

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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。另外fluent 对壁面函数除了有增强处理以外，还有非平衡处理。（FLUENT首选标准壁面方程组，它能很好的计算出以壁面为边界的流动情况。但是，当流体流动分离太大。以致于远远偏离了理想条件时，就不太适用了，在其他情况下，剪切应力及平衡假设大大限制了壁面方程的通用性。相应的，当近壁面流动处于高压之下时，当流动处于不平衡状态时，这些假设就不在成立了。不平衡方程组提供了处理以上情况的方法）非平衡壁面函数被推荐使用在包含脱流、回流和冲击的复杂流动当中。

但是考虑到壁面函数的局限性（对近壁面的影响无效），壁面函数方法的局限性（y+应用于壁面函数）

标准的壁面函数能够为大多数高雷诺数的边界限制流提供合理、精确的预测。而非平衡

壁面函数主要是在有大的压力梯度或是不平衡程度很高时被使用。然而，当流动条件与基本的壁面函数的理想条件相差太大时，壁面函数方法将不可靠。例如：

● 雷诺数较低或有近壁面影响（例如：通过一条小裂缝或者粘性很大得流动，低速率流） ● 沿壁面有大量的耗散

● 巨大的压力梯度导致边界层分离

● 受到强大的强迫力（例如：旋转盘附近的流动，浮力流）

● 在靠近壁面区域流动具有高的三维特性（例如：Ekman 螺旋流动，强烈扭曲的三维边

界层）

你必须在使用近壁面模型方法的同时，在靠近壁面的区域内要有足够的网格的分辨率。FLUENT 为这些情况提供了增强的壁面处理。这个方法在ε-k 模型和雷诺应力模型中得以使用。

增强的壁面函数其实是对粘性底层采用了增强壁面处理使得等同于双层模型，但因为采用了壁面函数，使得不需要过于精细的网格。

y +>30（网格不太精细）时，采用双层模型可以提高计算精度；但Y+<5时，双层模型对提高计算精度贡献没什么作用的

Laminar sublayer (y+ < 5)

Buffer region (5 < y+ < 30)

Turbulent region (y+ > 30)

增强的壁面函数（Enhanced Wall Treatment ）对于y plus 大于30的有很好的作用，对于5到30的也能求解，但对于laminar 底层，对求解非常敏感，特别是在高雷诺数的情况下。所以对于高雷诺数的湍流流动，可以先选择增强的壁面函数设置，然后计算完以后，通过计算的y plus 对网格进行修改。