fluent湍流模型讲解
fluent湍流模型
第三节，
湍流模型
3.3.1 单方程（Spalart-Allmaras）模型 ~ ，表征出了近壁（粘性影响）区域以外的湍流运动粘 Spalart-Allmaras 模型的求解变量是ν ~ 的输运方程为： 性系数。ν
~ ~ ~ ∂ν Dν 1 ∂ ∂ν ~ − Yν ρ = Gν + 3－9 ( µ + ρν ) + Cb 2 ρ Dt σ ν~ ∂ x ∂ x ∂ x j j j 其中，Gν 是湍流粘性产生项；Yν 是由于壁面阻挡与粘性阻尼引起的湍流粘性的减少；σ ν ~
ρu y u = τ uτ µ ρuτ y u 1 = ln E µ uτ k
其中，k=0.419，E=9.793。
3－18
如果网格粗错不能用来求解层流底层，则假设与壁面近邻的网格质心落在边界层的对数 区，则根据壁面法则： 3－19
对流传热传质模型 在 FLUENT 中，用雷诺相似湍流输运的概念来模拟热输运过程。给出的能量方程为：
3－11
壁面的距离；S ≡
Ω ij =
∂u 1 j − ∂u i 2 ∂xi ∂x j
由于平均应变率对湍流产生也起到很大作用，FLUENT 处理过程中，定义 S 为：
S ≡ Ω ij + C prod min(0, S ij − Ω ij )
Байду номын сангаас其中， C prod = 2.0 ， Ω ij ≡
率ε两个方程，湍流粘性系数用湍动能 k 和耗散率ε的函数。Boussinesq 假设的缺点是认为湍 流粘性系数 µ t 是各向同性标量，对一些复杂流动该条件并不是严格成立，所以具有其应用限 制性。 另外的方法是求解雷诺应力各分量的输运方程。这也需要额外再求解一个标量方程，通常 是耗散率ε方程。这就意味着对于二维湍流流动问题，需要多求解 4 个输运方程，而三维湍流 问题需要多求解 7 个方程，需要比较多的计算时间，对计算机内存也有更高要求。 在许多问题中，Boussinesq 近似方法可以得到比较好的结果，并不一定需要花费很多时间 来求解雷诺应力各分量的输运方程。但是，如果湍流场各向异性很明显，如强旋流动以及应力 驱动的二次流等流动中，求解雷诺应力分量输运方程无疑可以得到更好的结果。
7037-各种湍流模型详细推导
+
∂uj ∂xi
−
2 3
µtdi,jdiv V
（3.9）
上式各物理量均为时均值。������������是脉动速度所造成的压力，定义为：
4
= pt
1 ρ(u′2 + v ′2 + w ′= 2 ) 3
1 ρk 3
（3.10）
K 为单位质量流体湍流脉动动能：
k= 1 (u ′2 + v ′2 + w ′2 ) 2
− ρuj′φ′ + S
（3.7）
3.4 关于脉动值乘积的时均值的讨论 3.4.1 湍流模型
由上述时均方程推导可看出，一次项在时均过程中保持形式不变，二次项产生了包含脉
动值乘积的附加项，该项代表了由湍流脉动而引起的能量转移（应力、热流密度等），其中
（ −ρui′uj′ ）称为 Reynolds 应力或湍流应力。
方程的组份）
将式（3.9）代入（3.6）后，可以把������������与 p 组合成成一个有效压力：
������eff
=
p
+
������������
=
p
+
2 3
������������
（3.14）
于是湍流对流换热的研究归结为确定������������，确定湍流黏性系数所需微分方程的个数成为湍 流工程计算模型的名称。
在（3.5），（3.6），（3.7）这五个方程中有 14 个变量：5 个时均量（u 、v 、w 、p 、φ ），
9
个脉动值乘积的时均项（
u ′u ′ ij
、uj′φ′
i，j=1,2,3）。要使上述方程组封闭必须补充用以
fluent k-epsilon模型 公式
fluent k-epsilon模型公式
k-epsilon模型是一种常用的湍流模型，用于描述流体中湍流运动的特性。
它基于湍流能量和湍流速度脉动的方程来描述湍流的发展和衰减。
k方程描述了湍流能量的传输与产生，而epsilon方程描述了湍流速度脉动的耗散。
k表示湍流能量，epsilon表示湍流速度脉动的耗散率。
k方程的一般形式为：
∂(ρk)/∂t + ∂(ρuk)/∂x + ∂(ρvk)/∂y + ∂(ρwk)/∂z = Pk - εk + ∂/∂x[(μ+μt)/σk ∂(ρk)/∂x] + ∂/∂y[(μ+μt)/σk ∂(ρk)/∂y] + ∂/∂z[(μ+μt)/σk ∂(ρk)/∂z]
epsilon方程的一般形式为：
∂(ρε)/∂t + ∂(ρuε)/∂x + ∂(ρvε)/∂y + ∂(ρwε)/∂z = C1ε(ε/k)Pk - C2ε(ε^2/k) + ∂/∂x[(μ+μt)/σε ∂(ρε)/∂x] + ∂/∂y[(μ+μt)/σε ∂(ρε)/∂y] + ∂/∂z[(μ+μt)/σε ∂(ρε)/∂z] + C3εG
其中，Pk表示湍流能量项的产生率，εk表示湍流能量项的耗散率，u、v、w分别表示流体速度的x、y、z分量，ρ表示流体密度，μ表示动力粘度，μt表示湍流粘度，σk、σε分别为湍流能量和湍流速度脉动耗散率的可靠性修正参数，C1、C2、C3为经验常数，G 为湍流剪切产生项。
需要注意的是，上述公式只是k-epsilon模型的一般形式，在实
际应用中可能会根据具体问题进行适当调整或改进。
中科大FLUENT讲稿_第三章_湍流模型
第三章，湍流模型第一节， 前言湍流流动模型很多，但大致可以归纳为以下三类：第一类是湍流输运系数模型，是Boussinesq 于1877年针对二维流动提出的，将速度脉动的二阶关联量表示成平均速度梯度与湍流粘性系数的乘积。
即：2121x u u u t ∂∂=''-μρ 3－1 推广到三维问题，若用笛卡儿张量表示，即有：ij ijj i t j i k x u xu u u δρμρ32-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=''- 3－2 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数t μ的方法。
根据建立模型所需要的微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型和双方程模型。
第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。
第三类是大涡模拟。
前两类是以湍流的统计结构为基础，对所有涡旋进行统计平均。
大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流，通过求解三维经过修正的Navier-Stokes 方程，得到大涡旋的运动特性，而对小涡旋运动还采用上述的模型。
实际求解中，选用什么模型要根据具体问题的特点来决定。
选择的一般原则是精度要高，应用简单，节省计算时间，同时也具有通用性。
FLUENT 提供的湍流模型包括：单方程（Spalart-Allmaras ）模型、双方程模型（标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型）及雷诺应力模型和大涡模拟。
湍流模型种类示意图包含更多 物理机理每次迭代 计算量增加提供RANS-based models第二节，平均量输运方程雷诺平均就是把Navier-Stokes 方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量两部分。
对于速度，有：i i i u u u '+= 3－3其中，i u 和i u '分别是平均速度和脉动速度（i=1,2,3）类似地，对于压力等其它标量，我们也有：φφφ'+= 3－4 其中，φ表示标量，如压力、能量、组分浓度等。
常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用
常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用常用湍流模型及其在FLUENT软件中的应用湍流是流体运动中不可避免的现象，它具有无规则、随机和混沌等特点，对于流体力学研究和工程应用具有重要影响。
为了更好地模拟流体运动中的湍流现象，并进行相关的工程计算和优化设计，科学家们提出了许多湍流模型。
本文将介绍一些常用的湍流模型，并探讨它们在流体动力学软件FLUENT中的应用。
1. 动力学湍流模型（k-ε模型）动力学湍流模型是最为经典和常用的湍流模型之一，主要通过求解湍流动能k和湍流耗散率ε来模拟湍流运动。
这一模型主要适用于较为简单的湍流流动，如外部流场和平稳湍流流动。
在FLUENT软件中，用户可以选择不同的k-ε模型进行计算，并对模型参数进行调整，以获得更准确的湍流模拟结果。
2. Reynolds应力传输方程模型（RSM模型）RSM模型是基于雷诺应力传输方程的湍流模型，它通过求解雷诺应力分量来描述湍流的速度脉动特性。
相比于动力学湍流模型，RSM模型适用于复杂的湍流流动，如边界层分离流动和不可压缩流动。
在FLUENT软件中，用户可以选择RSM模型，并对模型参数进行优化，以实现对湍流流动的更精确模拟。
3. 混合湍流模型混合湍流模型是将多个湍流模型相结合，以更好地模拟不同湍流流动。
常见的混合湍流模型有k-ε和k-ω模型的组合（k-ε/k-ω模型）和k-ε模型和RSM模型的组合（k-ε/RSM模型）等。
在FLUENT软件中，用户可以选择不同的混合模型，并根据具体的流动特征进行模型参数调整，以实现更准确的湍流模拟。
除了上述介绍的常用湍流模型外，FLUENT软件还提供了其他的湍流模型选择，如近壁函数模型（近壁k-ω模型、近壁k-ε模型）、湍流耗散模型（SD模型）、多场湍流模型（尺度能量模型）等。
这些模型针对不同的湍流现象和流动特性，提供了更加丰富和精确的模拟方法。
在FLUENT软件中，用户可以根据具体的工程问题和流动特性选择合适的湍流模型，并进行相应的设置和参数调整。
(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。
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-第五节湍流模型
N. Djilali and I. S. Gartshore (1991), “Turbulent Flow Around a Bluff Rectangular Plate, Part I: Experimental Investigation,” JFE, Vol. 113, pp. 51–59.
– SST k–ω 模型混合了 和模型的优势，在近壁面处使用k–ω模型， 而在边界层外采用 k–ε 模型
– 包含了修正的湍流粘性公式，考虑了湍流剪切应力的效应
– SST 一般能更精确的模拟反压力梯度引起的分离点和分离区大小
雷诺应力模型 (RSM)
回忆一下涡粘模型的局限性:
– 应力-应变的线性关系导致在应力输运重要的情况下预测不准， 如非平衡流动、分离流和回流等 – 不能考虑由于流线曲度引起的额外应力作用，如旋转、大的偏转 流动等 – 当湍流是高度各向异性、有三维效应时表现较差
为了克服上述缺点，通过平均速度脉动的乘积，导出六个独立的 雷诺应力分量输运方程
– RSM适合于高度各向异性流，三维流等，但计算代价大 – 目前 RSMs 并不总是优于涡粘模型
边界层一致性定律
Inner layer
Outer layer
Viscous sublayer
Buffer layer or blending region
– 对雷诺应力项施加了几个可实现的条件
– 优势:
• 精确预测平板和圆柱射流的传播
• 对包括旋转、有大反压力梯度的边界层、分离、回流等现象有更好 的预测结果
RNG k–ε (RNG) 模型:
– k–ε方程中的常数是通过重正规化群理论分析得到，而不是通过 试验得到的，修正了耗散率方程
– 在一些复杂的剪切流、有大应变率、旋涡、分离等流动问题比 SKE 表现更好
fluent零方程湍流模型
Fluent是一款广泛应用于流体动力学仿真模拟的软件，它支持多种湍流模型，其中零方程湍流模型是一种常用的模型。
零方程湍流模型基于湍流脉动守恒定律，通过直接求解湍流脉动输运方程组，避免了传统湍流模型中的复杂湍流输运偏微分方程，从而简化了湍流模拟的计算复杂度。
零方程湍流模型的核心思想是通过对湍动能和耗散率的独立处理，采用简单而又符合物理规律的输运方程来描述湍流的脉动特性。
其中，湍动能通过输运方程进行求解，耗散率则通过一个简单的输运方程进行描述。
在零方程湍流模型中，湍流粘度被定义为湍动能和耗散率的函数，从而可以通过求解控制容积中的输运方程来计算湍流的脉动速度和压力。
与标准k-ε模型相比，零方程湍流模型具有更简单的数学表达式和更高的计算效率。
然而，由于它没有充分利用湍流的复杂特性，因此有时无法准确模拟某些复杂的流动现象。
此外，零方程湍流模型还存在一些不足之处，例如对于不同雷诺应力之间的关系需要进行特殊处理，并且在某些情况下可能会表现出对网格的依赖性。
在实际应用中，零方程湍流模型常用于简单流动的模拟和验证。
对于复杂的流动现象，仍然需要采用标准k-ε模型等其他湍流模型进行更精确的模拟。
在选择湍流模型时，需要根据具体的流动情况和计算要求进行权衡和选择，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
总之，零方程湍流模型是一种简化的湍流模拟方法，它通过直接求解湍流脉动输运方程组来描述湍流的脉动特性。
虽然它存在一些不足之处，但对于简单流动的模拟和验证具有较高的实用价值。
在实际应用中，需要根据具体的流动情况和计算要求进行选择和调整，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
fluent湍流模型讲解
在FLUENT中可用的湍流模型
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
基于RANS的模 型
增加 每个计算迭代步 消耗
ห้องสมุดไป่ตู้
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. 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 界层的外部的高雷诺数k–ε模型. 包含修正的湍流粘性公式来解决湍流剪应力引起的输运效果
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6-6
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
RANS 模拟 – 时间平均
将N－S方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量:
湍流模型
Introductory FLUENT Training
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
计算湍流粘性
基于量纲分析， μT 能够由 湍流时间尺度 (或速度尺度) 和空间尺 度来决定
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中湍流模型说明
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6-3
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
湍流结构
Small structures
Large structures
Energy Cascade Richardson (1922)
流动是否为湍流
外部流动
Re x 500,000 沿着表面
Re d 20,000 沿着障碍物
内部流动
where Re L
U L L x, d , d h , etc.
其它因素比如自由流动湍流,，表 面条件，扰动等，在低雷诺数下 可能导致转变为紊流
湍流是什么?
非定常，无规律 (无周期) 运动，输运量 (质量, 动量, 组分) 在时间 和空间中波动
湍流漩涡. 增强的混合（物质，动量 能量，等等）效果
流动属性和速度呈现随机变化
统计平均结果 湍流模型
大涡的尺寸和速率与平均流动在一个量级
包括一个大范围的湍流漩涡尺寸 (比例频谱).
ui u j 2 uk 2 T Rij uiuj T ij k ij x 3 j xi 3 xk
Boussinesq假设 – Reynolds 应力 通过使用涡流粘性（湍流粘性）μT模 拟， 对简单湍流剪切流来说假设是合理的，例如 边界层、 圆形射流 、 混合层、 管流 等等。（S-A， k–ε ）
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6-4
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
计算方法总览
雷诺德平均NS模型(RANS)
大涡流动从平均流动中得到能量
在最小尺度的涡中，湍流能量随着粘性耗散转移为内能
能量从大涡向小涡转移
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6-2
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
大涡模拟 (LES)
直接数值模拟 (DNS)
现在没有一种简单而实用的湍流模型能够可靠的预测出具有充分 精度的所有湍流流动
6-5
ANSYS, Inc. Proprietary
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
Redh 2,300
自然对流 Ra 10 9 Pr
2 3 g L3 T C p g L T where Ra is the Rayleigh number k Cp Pr is the Prandtl number k
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
1 ui x, t lim N N
n 1
N
ui
n
x, t
ui x, t
uix, t
ui x, t
ui x, t ui x, t uix, t
瞬时项 时均项 波动项
Example: 完全发展 湍流管流 速度分布
Reynolds-averaged 动量方程如下
ui Rij Rij uiuj x x (Reynolds 应力张量) j j 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 ui ui p u k t xk xi x j
湍流模型
Introductory FLUENT Training
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
解总体均值（或者时间均值）纳维－斯托克斯方程 在RANS方法中，所有湍流尺度都进行模拟 在工业流动计算中使用得最为广泛 解算空间平均 N-S 方程，大涡直接求解, 比网格尺度小的涡通过模型 得到 计算消耗小于DNS，但是对于大多数的实际应用来说占用计算资源 还是太大了 理论上来说，所有的紊流流动能够由数值解出所有的N-S方程来模拟 解出尺寸频谱，不需要任何模型 花费太高! 对工程流动不实用 ，目前 DNS 在 Fluent中不可用。
在FLUENT中可用的湍流模型
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
基于RANS的模 型
增加 每个计算迭代步 消耗
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6-6
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
RANS 模拟 – 时间平均
将N－S方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量:
6-7
ANSYS, Inc. Proprietary
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Augr 2008
方程封闭
RANS 模型能够用下列方法封闭 (1) 涡粘模型 (通过 Boussinesq 假设)