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1、湍流模型選取的準則：流體是否可壓、建立特殊的可行的問題、精度的要求、計算機的能力、時間的限制。爲了選擇最好的模型，你需要了解不同條件的适用範圍和限制。FLUENT 軟件中提供以下湍流模型：1 Spalart-Allmaras 模型；2 k- 模型；3 k- 模型；4 雷諾應力模型（RSM） ；5 大渦模拟模型（LES ） 。1 Spalart-Allmaras 模型應用範圍：Spalart-Allmaras 模型是設計用于航空領域的，主要是牆壁束縛（wall-bounded）流動，而且已經顯示出很好的效果。在透平機械中的應用也愈加廣泛。在湍流模型中利用 Boussinesq 逼近，中心問題是怎
2、樣計算漩渦粘度。這個模型被 Spalart-Allmaras 提出，用來解決因湍流動粘滞率而修改的數量方程。模型評價：Spalart-Allmaras 模型是相對簡單的單方程模型，隻需求解湍流粘性的輸運方程，不需要求解當地剪切層厚度的長度尺度；由于沒有考慮長度尺度的變化，這對一些流動尺度變換比較大的流動問題不太适合；比如平闆射流問題，從有壁面影響流動突然變化到自由剪切流，流場尺度變化明顯等問題。Spalart-Allmaras 模型中的輸運變量在近壁處的梯度要比 k- 中的小，這使得該模型對網格粗糙帶來數值誤差不太敏感。Spalart-Allmaras 模型不能斷定它适用于所有的複雜的工程流體
3、。例如不能依靠它去預測均勻衰退，各向同性湍流。2 k- 模型 标準的 k- 模型：最簡單的完整湍流模型是兩個方程的模型，要解兩個變量，速度和長度尺度。在 FLUENT中，标準 k- 模型自從被 Launder and Spalding 提出之後，就變成工程流場計算中主要的工具了。适用範圍廣、經濟、合理的精度。它是個半經驗的公式，是從實驗現象中總結出來的。湍動能輸運方程是通過精确的方程推導得到，耗散率方程是通過物理推理，數學上模拟相似原型方程得到的。應用範圍：該模型假設流動爲完全湍流，分子粘性的影響可以忽略，此标準 - 模型隻适合完全湍流的流動過程模拟。 RNG k- 模型：RNG k- 模型來
4、源于嚴格的統計技術。它和标準 k- 模型很相似，但是有以下改進：a、RNG 模型在 方程中加了一個條件，有效的改善了精度。b、考慮到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度。c、 RNG 理論爲湍流 Prandtl 數提供了一個解析公式，然而标準 k- 模型使用的是用戶提供的常數。d、标準 k- 模型是一種高雷諾數的模型，RNG 理論提供了一個考慮低雷諾數流動粘性的解析公式。這些公式的作用取決于正确的對待近壁區域。這些特點使得 RNG k- 模型比标準 k- 模型在更廣泛的流動中有更高的可信度和精度。 可實現的 k- 模型：可實現的 k- 模型是近期才出現的，比起标準 k- 模型來有兩個主要的不同點：
5、?可實現的 k- 模型爲湍流粘性增加了一個公式。?爲耗散率增加了新的傳輸方程，這個方程來源于一個爲層流速度波動而作的精确方程。術語“realizable”，意味着模型要确保在雷諾壓力中要有數學約束，湍流的連續性。應用範圍：可實現的 k- 模型直接的好處是對于平闆和圓柱射流的發散比率的更精确的預測。而且它對于旋轉流動、強逆壓梯度的邊界層流動、流動分離和二次流有很好的表現。可實現的 k- 模型和 RNG k- 模型都顯現出比标準 k- 模型在強流線彎曲、漩渦和旋轉有更好的表現。由于帶旋流修正的 k- 模型是新出現的模型，所以現在還沒有确鑿的證據表明它比 RNG k- 模型有更好的表現。但是最初的研
6、究表明可實現的 k- 模型在所有 k- 模型中流動分離和複雜二次流有很好的作用。該模型适合的流動類型比較廣泛，包括有旋均勻剪切流，自由流（射流和混合層） ，腔道流動和邊界層流動。對以上流動過程模拟結果都比标準 k- 模型的結果好，特别是可再現 k-模型對圓口射流和平闆射流模拟中，能給出較好的射流擴張。模型評價：可實現的 k- 模型的一個不足是在主要計算旋轉和靜态流動區域時不能提供自然的湍流粘度，這是因爲可實現的 k- 模型在定義湍流粘度時考慮了平均旋度的影響。這種額外的旋轉影響已經在單一旋轉參考系中得到證實，而且表現要好于标準 k- 模型。由于這些修改，把它應用于多重參考系統中需要注意。3 k
7、- 模型 标準的 k- 模型：标準的 k- 模型是基于 Wilcox k- 模型，它是爲考慮低雷諾數、可壓縮性和剪切流傳播而修改的。标準的 k- 模型的一個變形就是 SST k- 模型，它在 FLUENT 中也是可用的應用範圍：Wilcox k- 模型預測了自由剪切流傳播速率，像尾流、混合流動、平闆繞流、圓柱繞流和放射狀噴射，因而可以應用于牆壁束縛流動和自由剪切流動。 SST k- 模型：SST k- 模型由 Menter 發展，以便使得在廣泛的領域中可以獨立于 k- 模型，使得在近壁自由流中 k- 模型有廣泛的應用範圍和精度。爲了達到此目的， k- 模型變成了 k- 公式。SST k- 模型
8、和标準的 k- 模型相似，但有以下改進：?SST k- 模型和 k- 模型的變形增長于混合功能和雙模型加在一起。混合功能是爲近壁區域設計的，這個區域對标準的 k- 模型有效，還有自由表面，這對 k- 模型的變形有效。?SST k- 模型合并了來源于 方程中的交叉擴散。?湍流粘度考慮到了湍流剪應力的傳播。?模型常量不同。這些改進使得 SST k- 模型比标準 k- 模型在廣泛的流動領域中有更高的精度和可信度。 兩個模型的對比兩種模型有相似的形式，有方程 k 和 。SST 和标準模型的不同之處是：?從邊界層内部的标準 k- 模型到邊界層外部的高雷諾數的 ke 模型的逐漸轉變。?考慮到湍流剪應力的影響修改了湍流粘性公式。
