fluent湍流模型

1、湍流选项湍流模型可用的不同的选项在10.3 到 10.7 节已经详细的介绍过了。这里将提供这些选项的用法。如果你选择的是Spalart-Allmaras模型，下列选项是有用的：Vorticity-based production（基于漩涡的产出）Strain/vorticity-based production（基于应变/漩涡的产出）Viscous heating（对耦合算法总是激活）如果你选择的是标准的k模型或是可实行的k模型，下列选项是有用的：Viscous heating（对耦合算法总是激活）Inclusion of buoyancy effects on（包含浮力对的影响）如果你选择的

2、是RNGk模型，下列选项是有用的：Differential viscosity model（微分粘性模型）Swirl modification（涡动修正）Viscous heating（对耦合算法总是激活）Inclusion of buoyancy effects on（包含浮力对的影响）如果你选择的是标准的k模型，下列选项是有用的：Transitional flowsShear flow correctionsViscous heating（对耦合算法总是激活）如果你选择的是剪切- 应力传输 k模型，下列选项是有用的：Transitional flows（过渡流）Viscous heatin

3、g（对耦合算法总是激活）如果你选择的是雷诺应力模型（RSM），下列选项是有用的：Wall reflection effects on Reynolds stresses（壁面反射对雷诺应力的影响）Wall boundary conditions for the Reynolds stresses from thek equation（雷诺应力的壁面边界条件来自k 方程）Quadratic pressure-strain model（二次的压力应变模型）Viscous heating（对耦合算法总是激活）Inclusion of buoyancy effects on（包含浮力对的影响）如果你选

4、择的是增强壁面处理（对k模型和雷诺应力模型可用），下列选项是有用的：Pressure gradient effects（压力梯度的影响）Thermal effects（热影响）如果你选择的是大漩涡模拟（LES），下列选项是有用的：Smagorinsky-Lilly model for the subgrid-scale viscosityRNG model for the subgrid-scale viscosityViscous heating（对耦合算法总是激活）10 2 4The Spalart-Allmaras模型Spalart-Allmaras模型是设计用于航空领域的，主要是墙壁束

5、缚流动。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。在模型中近壁的变量梯度比在 k-e 模型和 k-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。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

6、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。,10 2 5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。标准 k- e模型是专为轻微的扩散设计的，然而 RNG模型是为高张力引起的湍流粘度降低而设计的。这就是 RNG模型的缺点。10 2 6RNGk- e模型RNG k-e模型来源于严格的统计技术。有以下改进：· RNG在 e方程中加了一个条件，有效的改善了精度。· 考虑到了湍流漩涡，提高了在这方面的精度。· RNG为湍流 Prandtl数提供了一个解析公式，而 k- e使用的是用户提供的常数。· k- e

7、是一种高雷诺数的模型， RNG提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的效用依靠正确的对待近壁区域这些特点使得RNG k-e模型比标准 k- e模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。10 2 7带旋流修正的k- e模型·为湍流粘性增加了一个公式。·为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程术语“ realizable”，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。带旋流修正的k-e 模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。带

8、旋流修正的k-e 模型和 RNG k- e 模型都显现出比标准k-e 模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。由于带旋流修正的k-e 模型是新出现的模型，所以现在还没有确凿的证据表明它比RNG k- e 模型有更好的表现。但是最初的研究表明带旋流修正的k- e 模型在所有k-e 模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。带旋流修正的k-e 模型的一个不足是在主要计算旋转和静态流动区域时不能提供自然的湍流粘度。 这是因为带旋流修正的k- e 模型在定义湍流粘度时考虑了平均旋度的影响。这种额外的旋转影响已经在单一旋转参考系中得到证实，而且表现要好于标准k- e 模型。由于这些修改，把它应用于多重参

9、考系统中需要注意。10 2 8标准k-模型标准 k- 模型是基于Wilcox k- 模型， 它是为考虑 低雷诺数、 可压缩性和剪切流传播而修改的。 Wilcox k-模型预测了自由剪切流传播速率，像尾流、混合流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射，因而可以应用于墙壁束缚流动和自由剪切流动。10 2 9剪切压力传输（SST） k- 模型SST k- 模型由 Menter 发展，以便使得在广泛的领域中可以独立于k- e模型，使得在近壁自由流中 k-模型有广泛的应用范围和精度。SST和标准 k- 模型的改进：·SST k- 模型和 k- e模型的变形增长于混合功能和双模型加在一起。混合功能是

10、为近壁区域设计的，这个区域对标准k-模型有效，还有自由表面，这对k-e模型的变形有效。· SST k- 模型合并了来源于方程中的交叉扩散。·湍流粘度考虑到了湍流剪应力的传波。·模型常量不同这些改进使得 SST k-模型比标准 k-模型在在广泛的流动领域中有更高的精度和可信度。10 2 10雷诺压力模型（RSM）在 FLUENT 中 RSM是最精细制作的模型。放弃等方性边界速度假设，RSM使得雷诺平均N-S方程封闭，解决了关于方程中的雷诺压力，还有耗散速率。这意味这在二维流动中加入了四个方程，而在三维流动中加入了七个方程。由于 RSM比单方程和双方程模型更加严格的考

11、虑了流线型弯曲、漩涡、 旋转和张力快速变化，它对于复杂流动有更高的精度预测的潜力。但是这种预测仅仅限于与雷诺压力有关的方程。压力张力和耗散速率被认为是使RSM模型预测精度降低的主要因素。RSM模型并不总是因为比简单模型好而花费更多的计算机资源。 但是要考虑雷诺压力的各向异性时，必须用 RSM模型。例如飓风流动、燃烧室高速旋转流、管道中二次流。10 3Spalart-Allmaras 模型在湍流模型中利用Boussinesq逼近，中心问题是怎样计算漩涡粘度。10.4标准、 RNG和带旋流修正k-e模型这一章讲述标准、 RNG和带旋流修正 k-e模型这三种模型有相似的形式，有 k方程和 e方程，它

12、们主要的不同点是：·计算湍流粘性的方法·湍流 Prandtl 数由 k和e方程的湍流扩散决定·在 e方程中湍流的产生和消失每个模型计算湍流粘性的方法和模型的常数不一样。但从本质上它们在其它方面是一样的。标准k- e 模型标准 k-e模型是个半经验公式，主要是基于湍流动能和扩散率。e方程是个由经验公式导出的方程。k-e模型假定流场完全是湍流，分之之间的粘性可以忽略。标准k方程是个精确方程，k-e模型因而只对完全是湍流的流场有效。带旋流修正 k-e 模型作为对 k-e 模型和 RNG模型的补充，在FLUENT中还提供了一种叫带旋流修正k-e 模型。“realizabl

13、e ”表示模型满足某种数学约束，和湍流的物理模型是一致的。注意到这里的k方程和标准 k-e 模型和 RNG模型的 k方程是一样的，常量除外。然而e方程确实大不相同。 一个值得注意的问题是在e方程中产生的一项并不包含在k方程中。 比如它并不包含相同的 Gk项，在其它的k-e 模型中。人们相信现在的形式更好的表示了光谱的能量转换。另一个值得注意的是消去项没有任何奇点。比如它的分母不为零甚至k为零或者小于零。这和原始的有一个奇点的k-e 模型相比，归咎于分母中的k。这个模型对于和广泛的的流动有效，包括旋转均匀剪切流， 自由流中包括喷射和混合流，管道和边界流，还有分离流。由于这些原因，这种模型比标准k

14、-e 模型要好。尤其需要注意的是这种模型可以解决圆柱射流。比如，它预测了轴对称射流的传播速率，和平板射流一样。10.5标准和 SST k- 模型这一章讲述标准和SST k-模型。俩种模型有相似的形式，有方程k和。 SST和标准模型的不同之处是·从边界层内部的标准k-模型到边界层外部的高雷诺数的·考虑到湍流剪应力的影响修改了湍流粘性公式k e模型的逐渐转变10.5标准 k- 模型标准 k-模型是一种经验模型，是基于湍流能量方程和扩散速率方程。10 7LES 模型湍流流场中起主导作用的是大尺寸的漩涡，小尺寸的漩涡主要引起湍流动量的扩散。理论上可以通过直接数值模拟（ DNS ）尺

15、寸的湍流模型， 但是在实际工程中并不可行， 它的计算代价太大，不实用。传统的流场计算方法是用 N-S方程，即 RANS 法，在此方法制，所有的湍流流场都可以模拟，其结果可保存。理论上， LES 法处于 DNS 与RANS 之间，大尺寸漩涡用 LES 法，而小尺寸的漩涡用 RANS 方程求解，使用 LES 法的原则如下：* 动量，质量，能量主要由大尺寸漩涡传输* 大涡在流动中期主导作用，它们主要由流动的几何，边界条件来确定。* 小涡不起主导作用（尺寸上） ，单其解决方法更具有通用性* 当仅有小涡时，更容易建立通用的模型当解决仅有大涡否则仅有小涡的问题时，所受的限制要比DNS法少的多。然而在实际工

16、程中，需要很好的网格划分，这需要很大的计算代价，只有计算机硬件性能大幅提高，或者采用并行运算，LES才可能用于实际工程。下面给出了 LES方程，同时给出了网格上的张力模型机其边界条件。10 8受壁面限制的湍流流动的近壁面处的处理方法10， 8 1概述湍流流动受壁面的影响很大，很明显，平均流动区域将由于壁面不光滑而受到影响。当然，湍流还受到壁面其他的一些影响。 在离壁面很近的地方， 粘性力将抑制流体切线方向速度的变化，而且流体运动受壁面阻碍从而抑制了正常的波动。但近壁面的外部区域，湍流动能受平均流速的影响而增大，湍流运动加剧。模型， RSM 模型。 LES 模型都仅适用于湍流核心区域（一般都远离

17、壁面），应该考虑怎样使这些模型适用于壁面边界层处的流动。如果近壁面的网格划分足够好，Spalart-Allmaras和模型可以用来解决边界层的流动。无数试验表明，近壁面区域可以分成三层区域，在最里层，又叫粘性力层，流动区域很薄，在这个区域里，粘性力在动量，热量及质量交换中都起主导作用，处于这两层中间的区域，粘性力作用于湍流作用相当，图10.8 1清楚地显示了这三层的流动情况（用半对数坐标）。壁面方程和近壁面模型通常， 有两种方法为近壁面区域建模， 其中一种方法并不能解决受粘性力影响的区域 （粘性力层及过渡层） ，可采用被称为“壁面方程”的半经验公式来解决，壁面方程的运用能够很好地修正湍流模型，

18、从而解决壁面的存在对流动的影响。在另一种方法中。 湍流模型被修正， 从而使壁面处受粘性力影响的区域也能用网格划分来解决，这种方式被成为“近壁面模型”法，下用图进行这两种方法的对比。对于大多数高雷诺数的流动，壁面方程法能充分节省计算资源，因为在近壁面粘性力影响区域，由于变量的变化太快，不需要解决，这种方法经济，实用而且很精确，很受欢迎，对于这种工业上的流动模拟，这是一个很好的方法。然而壁面方程法运用在低雷诺数流动区域却并不理想，其所依赖的壁面方程的假设不再成立，在这种情况下，需要用“近壁面模型”来解决粘性力影响区域的流动。10 8 2壁面方程组壁面方程组包括半经验公式和近壁面处网格的参数与壁面定

19、性参数的方程，它包括：* 壁面处的平均速度及温度规律* 近壁面处的湍流定性公式FLUENT 提供了两种壁面方程：*标准壁面函数*不平衡的壁面函数标准壁面函数FLUENT 中的标准壁面方程组建立在Launder 和Spalading的假设上，并被广泛用于工业上的流动。能量动量及能量方程的雷诺相似使得它们的平均温度的对数法则也相似，在 FLUENT 中，壁面的温度法则包括以下两条：对热传导层采用线性法则湍流占主导的湍流区域采用对数法则热传导层的厚度与速度边界层的厚度不同，并且随流体的改变而改变，例如， 高普朗特数的流体温度边界层的厚度比其速度边界层薄很多，而对于低普朗特数的流体则刚好相反。由于粘性

20、力消耗散热不同，高可压缩性流体在近壁面处的温度分布明显不同于亚音速的流体，在 FLUENT 中，温度壁面方程包含了粘性力消耗散热项。流体种类：当用不同种类流体传输的壁面方程时，FLUENT 认为它们的热传递是相似的，不平衡方程组作为标准壁面方程的补充，FLUENT提供了基于两层理论的不平衡壁面方程，其方程的关键为：*Launder 和 Spalding 的对数法则由压力的影响进行修正* 采用两层理论来计算湍流壁面附近单元的动能壁面温度法则等其他方程保持不变标准壁面函数与非平衡壁面函数由于有了对压力梯度和偏移平衡点进行部分说明的能力， 非平衡壁面函数被推荐使用在包含脱流、 回流和冲击的复杂流动当

21、中， 在这种流动中， 中间流动和湍流有着很大的压力梯度并且快速地变化。 这种流动可以获得很好的改进， 尤其是在对壁面的修剪 （表面摩擦系数）和热传导（纳塞特或斯坦顿数）的预算方面。壁面函数方法的局限性标准的壁面函数能够为大多数高雷诺数的边界限制流提供合理、壁面函数主要是在有大的压力梯度或是不平衡程度很高时被使用。精确的预测。 而非平衡然而，当流动条件与基本的墙函数的理想条件相差太大时，墙函数方法将不可靠。例如：雷诺数较低或有近壁面影响（例如：通过一条小裂缝或者粘性很大得流动，低速率流）沿壁面有大量的耗散巨大的压力梯度导致边界层分离受到强大的强迫力（例如：旋转盘附近的流动，浮力流）在靠近壁面区域

22、流动具有高的三维特性（例如： Ekman 螺旋流动，强烈扭曲的三维边界层）如果以上任意一条是你所建流动模型的主要特征，为了你的模拟的成功，捕获那些特征是十分重要的， 你必须在使用近壁面模型方法的同时，在靠近壁面的区域内要有足够的网格的分辨率。 FLUENT为这些情况提供了增强的壁面处理。这个方法在k模型和雷诺应力模型中得以使用。10.8.3 增强壁面处理增强壁面处理是一种近壁面模型方法，它通过增强壁面函数结合了一个双层模型。如果靠近壁面的网格足够好，能够解决薄片状的亚表层（典型情况y 1），那么这里的增强壁面处理就等同与传统的双层带状模型（详情下面有介绍）。然而，为了使得靠近壁面的网格足够好，

23、势必会大大地增加运算量。因此，人们想有一种理想的近壁面的公式表达，使其对粗劣的网格 （通常被作为壁面函数网格）和对优质的网格 （低雷诺数网格） 一样适用。 另外，对于那些近壁面单元格质心位于全湍流区域的中间网格，很精细将不会引发额外的错误，但是太粗劣的话，就不能很好地解析亚表层。为了达到采用近壁面模型方法的目的，将要为细近壁面网格保证标准双层模型方法的精确度，同时，不会较大地减小对壁面函数网格地精确度。FLUENT能够将双层模型和增强壁面函数相结合，如下一节所述。增强壁面函数的双层模型在 FLUENT的近壁面模型中， 有粘性影响的近壁面区域总是完全地当作粘性亚表层来解决。双层模型方法是增强壁面

24、处理的一个不可缺少的部分，它被用来指定和近壁面单元格的湍流的粘性。此方法中，整个区域被分为一个有粘性影响的区域和一个完全湍流区域。这两个区域的划分由以下几个因素决定：壁面距离，湍流雷诺数，增强壁面函数要想将它的应用范围拓展到贯穿近壁面区域（即，薄片状的亚表层，过渡区和完全湍流区）需要对整个壁面区域将壁面规则拟定为一个单一的壁面规则。10.9湍流流动模拟中网格的探讨成功的湍流流动计算在生成网格时必须要做一些考虑。由于湍流度 （随空间变化的粘性）在大多数的复杂湍流流动的平均动量和其他一些量的转化中起主导作用，你必须确定湍流度的大小适合求解，是否需要更高的精度。由于平均流和湍流的剧烈的交互作用，使得

25、湍流流动的数值结果比薄片层流动的数值结果对网格的依赖更加敏感。因此，当你所要求解的区域平均流动变化很快并且存在有大比率应变的剪切层时，建议使用足够好的网格。你可以通过列出或者是点绘出 y， y*和 Re r 的值来检查近壁面网格， 这些值在处理过控制面板之后是可以得到的。应该记住，y ， y* 和 Re r 不是固定的几何大小。它们都是由解决定的。例如，当你使网格数翻倍（壁面距离就减半）时，新的y 并不需要变成原来 y的一半。对于近壁面区域的网格，要根据你所使用近壁面选项决定采用何种不同的策略。在和 节中将介绍生成近壁面网格的大体的方针。壁面函数的近壁面网格的指导方针确定邻近壁面单元格到壁面的

26、距离时，必须考虑到对数壁面规则的有效范围。这个距离通常用壁面单位，y（u y /）或y* ，来度量。 注意，当第一个单元格位于对数层时，y和 y* 有同等的值。对数规则的有效范围是y在30 到 60 之间。虽然当y11.225时， FLUENT采用的是线性（薄片状）规则，但是应该避免在壁面附近采用很好的网格，因为壁面函数在粘性的亚表层将不再有效。对数层的上边界依赖于压力梯度和雷诺数。当雷诺数增加时， 上边界也趋向于上浮。y 值太大是不理想的，因为这样会使对数层上面的尾流部分变得很大。y 的值在接近下边界（y30 ）时是最好的。应当避免在壁面的法线方向使用过分的拉伸。在边界层内至少要有一定量的网

27、格。增强壁面处理的近壁面网格的指导方针虽然增强壁面处理是用来拓展在粘性亚表层之外的近壁面模型的有效性，但是仍然建议你构造一个完全求解有粘性影响的近壁面区域的网格。在这种情况下， 增强壁面处理的双层部分将占主导地位，以下为推荐的网格必备条件（注意，这里的网格必备条件是依据y ，而不是 y * ）：当增强壁面处理被用来求解薄片状的亚表层时，邻近壁面的单元格的y 应该取为1。然而，当其充分地在粘性亚表层时，y可以取更高的值（ y 小于 4 到 5）。为了能够求解这个区域内地平均速度和湍流度，你应当在有粘性影响地近壁面区域（ Re y200 ）内至少有 10 个单元格。10.9.3 Spalart A

28、llmaras 模型的近壁面网格的指导方针Spalart Allmaras 模型是一个完全的低雷诺数模型。这意味着，它预定了使用适合求解有粘性影响区域的网格，为了适当地削弱粘性亚表层湍流粘性，在模型中构建了衰减函数。因此，为了保留Spalart Allmaras模型全部的优点，近壁面网格间距应当和节中为增强壁面处理所描述的一样。然而，正如节中所讨论的，Spalart Allmaras模型的边界条件已经实行，因此，该模型的网格粗劣，这对壁面函数方法比较适合。如果你正使用一粗劣网格，你应该遵循节所描述的指导方针。总之，为了得到 Spalart Allmaras 模型最好的结果， 你要么使用质量很高

29、的近壁面网格间距（大约 y 1 ），要么使用 y 30 的网格间距。k模型的近壁面网格的指导方针k模型无论是作为低雷诺数模型还是作为高雷诺数模型都是有效的。在 FLUENT 中，如果选中 Viscous Model面板中的 Transitional Flows选项，那么使用的是低雷诺数变量，那样的话， 网格的指导方针就和增强壁面函数的完全一样。如果没有选中该选项， 网格指导方针就和壁面函数的一样。10.9.5大漩涡模拟的近壁面网格的指导方针对于 FLUENT中大漩涡模拟（ LES ）的执行过程，其边界条件已经通过利用10.7.3 节中描述的一种壁面规则方法实现了。这意味着，对近壁面网格间距不存

30、在计算的限制。然而，为了得到最好的结果，可能需要使用高质量的近壁面网格间距（大约y1）。10.10湍流流动的问题的设置工作1.模型选项。2.为求解变量指定边界条件。DefineBoundary Conditions3. 为求解变量的初始化。SolveInitializeInitialize包含由于浮力产生的湍流如果你指定了一个非零的重力影响（在Operating Conditions面板下），而你的模型又是非等温流动的话，那么由浮力产生的湍流动能的产出将默认地总是被包含在k 方程中。然而 ， FLUENT 没有默认地将浮力的影响包含到方程中。要想把浮力影响包含到方程中来，必须打开Viscous

31、 Model面板下的 Full BuoyancyEffects （全浮力影响）选项。该选项对三个k模型和雷诺应力模型是有用的。基于漩涡和基于应变/ 漩涡的产出对于 Spalart-Allmaras Vorticity-Based Production模型，可在 Viscous Model面板下的 Spalart-Allmaras选项框中选择( 基于漩涡地产出) 或者是 Strain/Vorticity-Based Production( 基于应变/ 漩涡地产出) 。如果你选择了Vorticity-Based Production， FLUENT将使用式（10.3-8 ）计算变形张量S 的值；如

32、果选择的是 Strain/Vorticity-Based Production，则采用式（ 10.3-10 ）来计算。（如果没有激活 Spalart-Allmaras模型，该选项框将不显示在面板中）微分粘性修正在 FLUENT 的 RNG 湍流模型中， 有一个功能可以利用一个计算有效粘性eff（式 10.4-6 ）的微分公式来说明低雷诺数的影响。要激活该功能，须选中Viscous Model面板下的 RNG 选项框中的 Differential Viscosity Model选项。（如果没有激活 RNG k模型，该选项框将不显示在面板中）涡动修正一旦你选择了 RNG 模型，对于所有的三维流动和

33、有涡流的轴对称流动，涡动修正将默认生效。默认的涡动常数（式10.4-8 中的s ）被设置为0.05 ，该值对于从微弱到适度的涡动流适用。对于强涡动流，需要使用更大的涡动常数。要改变涡动常数的值，你必须首先选中Viscous Model面板下的 RNG 选项框中的 SwirlDominated Flow选项。（如果没有激活 RNG k模型，该选项框将不显示在面板中）一旦选中 Swirl Dominated Flow选项，涡动常量s 将增大到 0.07 。你可以在 ModelConstants （模型常数）下面的Swirl Factor （涡动要素）栏中改变它的值。过渡流如果使用的是一种k模型，你

34、可以通过启动 Viscous Model 面板下 k-omega 选项框中的Transitional Flows选项，开启对湍流粘性的低雷诺数修正。默认情况下， 该选项是不被选中的，并且衰减系数（式10.5-6 中的* ）等于 1。剪切流修正在标准 k模型中，对预测自由剪切流，也有用以提高精度的修正选项。只要这些修正项包含在标准k模型 267 当中， Viscous Model面板下 k-omega 选项框中的 ShearFlow Corrections选项将默认地启动。 当该选项启动时， FLUENT 将利用式 10.5-16和 10.5-24计算 f * 和 f ，若没有启动该选项，f*

35、和 f将被设置为 1。含有压力梯度影响如果使用增强壁面处理，你可以通过启动Enhanced Wall Treatment Options框中的Pressure Gradient Effects选项，将压力梯度的影响包括进来。当此选项被选中，FLUENT将把式 10.8-33 中的系数包含进来。含有热影响如果使用增强壁面处理，你可以通过启动Enhanced Wall Treatment Options框中的Thermal Effects选项，将热影响包括进来。当此选项被选中，FLUENT 将把式 10.8-33 中的系数包含进来。当 Thermal Effects 选项被选中，如果在 Mater

36、ials 面板中给流体密度选择的是理想气体规则的话，那么式10.8-33中的 也被包括了进来。含有壁面反射项如果压力应变的默认模型使用的是雷诺应力模型，FLUENT 将默认地把压力应变项中的壁面反射影响包含进来。就是说，FLUENT 将利用式 10.6-7 计算ijw ，并将其包含到 10.6-4式中。注意，如果你已经选择的是二次压力应变模型，将不包括壁面反射影响。在计算 ijw 中使用的经验常数和函数f 是在一些简单规范的流动中校核的，如管道流动和有单一壁面的平板边界层。 如果流动有多个壁面并且壁面曲率很大（例如， 一个轴对称管或曲管），式 10.6-7 中包含的壁面反射项将不可能提高雷诺应

37、力模型预测的精度。在这种情况下，你可以关闭 Viscous Model面板下 Reynolds-Stress Options选项框中的 Wall ReflectionEffects 选项，以取消壁面反射影响。求解 k 方程以获得壁面边界条件在雷诺应力模型中， FLUENT 默认地用 10.6-28 式计算的值，为壁面附近的雷诺应力采用显式的边界条件设定。通过求解 k 方程计算 k ，这里的 k 方程是对法向应力方程 10.6-1 求和得到的。 要取消这一功能， 改采用式 10.6-29 给出的壁面边界条件， 需要从 Viscous Model 面板下 Reynolds-Stress Optio

38、ns 选项框中的 k Equation 中关闭 Wall B.C. 选项。（如果没有激活RSM 模型，该选项框将不显示在面板中）二次压力应变模型要使用 10.6.3 节中所描述的二次压力应变模型，须开启Viscous Model 面板下Reynolds-Stress Options 选项框中的 Quadratic Pressure-Strain Model选项。（如果没有激活RSM 模型，该选项框将不显示在面板中）当选中了Quadratic Pressure-Strain Model，下列选项将是不可用的：Reynolds-Stress Options 选项框下面的 Wall Reflecti

39、on Effects项Near-Wall Treatment选项框下面的 Enhanced Wall Treatment项亚网格比例模型如果选择了大漩涡模拟（LES ）模型，你将可以选用在10.7.2 中介绍过的两种亚网格比例模型。你既可以选择 Smagorinsky-Lilly亚网格比例模型，也可以选择RNG 亚网格比例模型。（如果没有激活 LES 模型，该选项框将不显示在面板中）定制湍流粘性如果你正在使用 Spalart-Allmaras 、 k、 k或者是 LES 模型，可以使用一个用户自定义函数来定制湍流粘性。Spalart-Allmaras 、 k和 k模型，以及 LES 模型中完全

40、一体化的新亚网格模型，在以上这些情况下该项功能让你可以修改t 。用户定义函数的相关内容参见单独的用户定义函数手册。在Viscous Model 面板的 User-Defined-Functions 栏中有个 Turbulent Viscosity下拉表，在这里选择恰当的用户定义函数。10.10.2 定义湍流边界条件k模型和 k模型当你在 FLUENT 中，使用一个 k模型或一个 k模型，模拟湍流流动时，除了其他的一些普通的求解变量之外，你还必须为k 和 （或 k 和）提供边界条件。在壁面的k和的边界条件是由 FLUENT 内部维护的，不需要用户输入。你必须提供给FLUENT 的 k 和（或 k

41、 和）的边界条件的输入是在入口的边界（进口速度，进口压力等等）。在许多情况下，指定正确的或者逼真的进口边界条件是很重要的，因为进口的湍流能极大地影响下游的流动。你可以通过选择壁面边界将壁面地粗糙度考虑进来。在这种情况下，你能够在面板中为相应的壁面边界指定粗糙度参数（粗糙度最值和粗糙度常数）。Spalart-Allmaras模型当你在 FLUENT 中，使用 Spalart-Allmaras 模型模拟湍流流动时， 除了其他的一些普通的求解变量之外，你还必须为v 提供边界条件。在壁面的v 的边界条件是由 FLUENT 内部维护的，不需要用户输入。你必须提供给FLUENT 的 v 的边界条件的输入是

42、在入口的边界（进口速度，进口压力等等） 。在许多情况下，指定正确的或者逼真的进口边界条件是很重要的，因为进口的湍流能极大地影响下游的流动。雷诺应力模型除了流体流进的那个边界以外，雷诺应力模型所有的边界的湍流边界条件的说明和其他湍流模型的完全一样。对于这些边界还可用另外的输入方法，在这里将进行介绍。当你选择使用了雷诺应力模型，其所必须的缺省进口边界条件输入和选用k模型时是同样的。 你可以使用 6.2.2 节中所介绍的任何湍流说明方法来输入湍流量。然后， FLUENT将根据湍流的各向同性假设，利用指定的湍流量来得到进口处的雷诺应力：' 22（ i1,2,3 ）（ 10.10-1）uik3u

43、i' u 'j0.0（ 10.10-2）在这里， ui' 2是每个方向上的法向雷诺应力。的边界条件的确定方式和 k湍流模型（见6.2.2 节）一样。使用这种方法，利将要从K和 TurbulenceIntensity （湍流强度）中选择一个作为在边界条件面板中的Reynolds-Stress Specification Method（雷诺应力的指定方法） 。你可以通过选择 Reynolds-StressComponents （雷诺应力的构成）作为在边界条件面板中的 Reynolds-Stress Specification Method（雷诺应力的指定方法） ，来直接指定

44、雷诺应力。当此选项被开启，你应当直接输入雷诺应力。可以通过使用常数值、坐标断面函数（见6.25 节）或者用户定义函数（见单独的用户定义函数手册）来设置雷诺应力。大漩涡模拟模型只有在进口速度边界条件选定的入口才可能指定速度成分的任意波动的数量级。这种情况下，必须指定一个 Turbulence Intensity （湍流强度），以确定单个的平均速度成分（见 10.7.3节）的任意扰动的数量级。LES 的边界条件，除了进口速度以外，均保持和薄片流动完全一样。10.10.3k 和 （或 k 和）的初始化对了使用某种 k模型或是某种 k模型或是雷诺应力模型的流体，其收敛解或是（对不稳定计算的）花了足够长

45、时间后的解应该和k 和 （或 k 和）的初始值无关。 然而，为了更好的收敛，给k 和（或 k 和 ）一个合理的初始值是有益的。一般而言，推荐从湍流的充分发展状态开始计算。当你为k模型或是雷诺应力模型采用了增强壁面处理时，指定充分发展的湍流区显得尤为重要。这里给出下列指导方针。如果能够在进口处指定合理的边界条件，那么可以通过这些边界值来计算整个区域内的 k 和（或 k 和 ）的初始值。对于更多的复杂流动（例如，有多个不同条件的进口的流动），根据湍流强度来指定初始值可能更好一些。表征充分发展的湍流5-10%已经足够了。然后，可以通过湍流强度和你的问题中特有的平均速度大小来计算出k （ k1.5(I

46、u avg )2 ）。应该为 指定一个初始预测值，以使得作为涡流粘性（C k2 / ）的结果与分子粘性相比是足够的大。 在充分发展的湍流中， 湍流粘性大概比分子粘性大两个数量级。根据这个，可以计算。注意，对于雷诺应力模型，雷诺应力利用10.10-1 和 10.10-2 式自动初始化。10.11湍流流动模拟的求解策略与薄片状流动相比，湍流流动模拟在很多方面更加复杂。对于平均雷诺数方法，要为湍流量求解额外的方程。一旦平均数量和湍流量（t 、 k 、和雷诺应力）的方程被结合成一个高度非线性型，获得湍流的收敛解要比获得薄片状流动的收敛解付出更多的计算量。LES 模型，当具体到一个对亚网格比例粘性的代数

47、模型时，需要一个在高质量网格下的瞬时解。网格的生成当你为你的湍流流动模拟生成网格时务必遵循以下建议：考虑一个相似流动状态的任何资料或利用你本身的直觉，将流动描绘在你的脑子里，确定你想要模拟的流体中所期望的主要流动特征。生成一个能求解所期望的主要特征的网格如果流动是有壁面边界的，壁面会极大的影响流动，在生成网格时要格外小心。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。精度下面给出的建议有助于你的结果获得更好的精度：选择使用对流动中你所期望看到的突出特性更适合的湍流模型。因为湍流流动中的平均数量与薄片状流动相比有更大的梯度，推荐为对流项使用高阶方案。如果你采用三角形或四

48、面体网格，这一点显得尤为正确。注意，过多的数字扩散会影响解的精度，即使采用最精细的湍流模型。在一些含有进口边界的流动状态中，进口的下游流动受进口处的边界条件支配。在这种情况下，应当注意确信指定适度的实际边界值。收敛性下面给出的建议有助于提高湍流流动计算的收敛性：如果使用过分粗劣的初始值开始计算，可能导致解的发散。有一个保险的方法，就是采用保守的（小的）松弛因子和（对于耦合求解）一个保守的Courant 数开始计算，然后，随着迭代的进行和解的稳定再逐渐地增大它们的值。用合理的 k 和（或 k 和）的初始值开始计算也有助于更快的收敛。尤其当使用增强壁面处理时，从一个充分发展的湍流域开始计算是很重要的，正如在节中所建议的，要避免用额外的迭代去发展湍流域。在使用 RNG k模型时，有一个可以得到更好的收敛的方法，就是在转变成RNG k模型以前采用标准的k模型进行求解。由于在RNG k模型中附加