01
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k–ε 模型
首先是标准k–ε 模型(SKE) 是在工业中应用最广泛的模型
优势在于:
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。
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。
接着是Realizable k–ε模型
该模型一般译为为可实现k–ε模型模型。标准k–ε模型在出现时均应变率特别大的情况时,有可能导致负的正应力,这种情况是不可能实现的。因此为了保证计算结果的可实现性,对正应力进行某种数学约束。其耗散率 (ε) 方程由旋涡脉动的均方差导出,这是和SKE的根本不同。
优势在于:
可以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 模型
一般称为重整化群模型,其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。但依然只对充分发展湍流有效,是高雷诺数湍流模型,对低雷诺数流动和近壁区域流动仍需特殊处理。
优势在于:
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。
02
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k–ω模型
标准 k–ω
Shear Stress Transport k–ω (SST) 模型
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。
其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。
03
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雷诺应力模型 (RSM)
我们回忆一下之前提到的涡粘模型(RANS)的局限性:
首先是应力-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。
其次是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。
最后是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。
因此RSM适合于高度各向异性流,三维流等,但计算代价大
且目前RSM并不总是优于涡粘模型。
概括一下就是:
总结一下:
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