陈庆义,汤勇,高音

(大连海洋大学海洋工程学院,辽宁大连116023)

雷诺应力与流场旋度的关联分析

陈庆义,汤勇,高音

(大连海洋大学海洋工程学院,辽宁大连116023)

基于雷诺时均方程导出了含有雷诺应力的涡量微分方程。对于充分发展湍流流动在高雷诺数弱非定常条件下,从平衡角度分析雷诺应力与时均流场涡量及速度的关系,得出雷诺应力与时均流场的涡量和速度的耦合作用是相关联的,反映流场结构的涡量的演化能够间接表示湍流动能的输运和耗散过程。在标准κ-ε模型中,对其本构方程加入涡量张量和变形速度张量使其非线性化后,改善了对正应力的计算,并能预示二次流的存在。

雷诺应力;κ-ε模型;涡量;本构方程

湍流在数学上处理起来十分困难的主要原因是,即使在边界条件非常简单的流动中,运动的长度尺度和时间尺度变化范围都很宽。湍流不仅是一种有涡流动,而且不同尺度旋涡之间的相互作用并不相同[1]。旋涡相互作用的理论主要有Bossinesq-Parandtl-Taylor等的涡黏性假说。涡黏性模型实际上是一个旋涡尺度大小分得很开的相互作用模型,而涡黏性概念构成了已有湍流模型的基础,这些湍流模型都离不开经验或半经验假定。目前,两个应用比较广泛的模型是混合长度模型和κ-ε模型。用定义变量中一个长度尺度和一个时间尺度较成功地说明了许多湍流流动的主要特征已属不易,而标准κ-ε模型是典型的两方程模型,并被广泛应用于工程实际中。……