常用湍流模式及其优缺点

2017-09-15

福建质量管理 2017年11期

关键词：方法模型

(扬州大学江苏扬州 225000)

常用湍流模式及其优缺点

陈伟

(扬州大学江苏扬州225000)

从工程实际应用的角度介绍和总结了以往工程中常用的一些湍流模式，并分析这些模式对应的优缺点及适用范围。

湍流；湍流模式；模型

一、湍流的数值模拟方法

目前的湍流数值模拟方法可以分为直接数值模拟方法和非直接数值模拟方法。前者是指直接求解瞬时湍流控制方程，而后者是不直接计算湍流的脉动特征，而是对湍流作某种程度的近似和简化处理。非直接数值模拟方法分为大涡模拟、统计平均法和Reynolds平均法。

二、大涡模拟法

为了模拟湍流运动，一方面要求计算区域的尺寸应大到足以包含湍流运动中出现的最大涡，另一方面要求计算网格的尺寸应小到足以分辨最小涡的运动。随着计算机的发展，计算速度和计算容量得到大幅提高，现已有一些研究机构对Navier-stokes方程不做模型化或者简化，利用高性能的计算机划分极密的网格直接求解Navier-stokes方程，也即直接数值模拟(DNS-Directly Numerical Simulation)。然目前普通研究人员尚无法实现DNS，故只将大于网格尺度的湍流运动通过Navier-stokes方程直接计算出来，而小尺度的湍流运动对大尺度湍流运动的影响则利用次网格尺度模型来模拟，也即介于DNS和雷诺时均方法之间的大涡模拟法(LES-Large eddy simulaton)。