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流体分析(CFD) — RANS湍流模型 — 文章目录

RANS湍流模型是支撑九成以上工程CFD的实用技术。它用涡粘性等方法对雷诺平均产生的未知应力建模,但不存在万能模型,在逆压梯度、旋流、分离等情况下各有明确的长处和短处。RANS使用者的真正实力,不在于“选了哪个模型”,而在于能否说明“该模型已知的弱点是否会在本次问题中暴露”。

其中三篇分别讲解:《壁函数》利用壁面律省去边界层内侧分辨的机制以及y+的运用(标准壁函数与低雷诺数型);《RNG k-ε模型》作为标准k-ε在旋流和急剧应变方面的修正版的定位;《Reynolds应力模型(RSM)》放弃涡粘性假设、直接求解六个应力分量的高阶模型的适用场合(强旋流、二次流)以及收敛困难的权衡。

收录文章

  • 湍流模型的曲率与旋转修正
    标准涡粘性模型假设各向同性涡粘性,无法正确捕捉流线曲率与系统旋转引起的湍流增减。本文讲解曲率与旋转修正(CC)的理论基础与控制方程、旋转函数的计算步骤、与离散化方案的兼容性,
  • 可实现k-ε模型
    可实现k-ε模型的理论基础、数值计算方法、实务应用解说。掌握提高湍流解析精度和改善收敛性所需的基础知识。
  • RNG k-ε模型
    RNG k-ε模型由Yakhot与Orszag运用重正化群理论从统计力学严格推导,其模型常数为理论导出而非经验确定,这是与标准k-ε模型的主要区别。本文讲解其控制方程、数值实现、R项线性化、壁面处理,
  • 标准k-ε模型
    标准k-ε模型的理论基础和数值计算方法解析。涵盖湍流模拟、CFD分析的实际应用和故障排除的技术指南。
  • SST k-ω模型(Menter)
    SST k-ω模型(Menter)的理论、数值计算方法、实务应用解说。乱流模拟、CFD分析的标准乱流模型详细说明。
  • 标准k-ω模型(Wilcox)
    标准k-ω模型由Wilcox (1988, 2006)开发,是SST的基础模型。使用乱流比消散率(Specific Dissipation Rate)ω = ε/(C_μ k) 作为输运变量,壁面附近的处理比k-ε模型更自然…
  • 低Reynolds数模型
    低Reynolds数(Low-Re)模型是一种带有衰减函数(damping function)的湍流模型,用于直接分辨壁面粘性底层(y⁺ < 5)附近的区域。不使用壁面函数等近似方法,而是忠实表现壁面处湍流的物理。
  • Reynolds应力模型(RSM)
    Reynolds应力模型(RSM)的理论基础和数值计算手法说明。k-ε模型与其的区别、复杂流动分析的应用、RANS乱流模型的选择说明详细。'u_j'}$ 将其与平均变形速率成正比。
  • Spalart-Allmaras模型
    Spalart-Allmaras(SA)模型是一种单方程湍流模型,仅通过一条修正涡粘性 ν 的输运方程来描述湍流。由Philippe Spalart和Steven Allmaras于1992年发表。
  • 转捩模型(γ-Reθ)
    利用γ-Reθ转捩模型在CFD中精密分析层流到湍流的转捩过程。SST k-omega转捩模型,提高CFD分析精度。
  • 壁函数
    壁函数的理论和实现方法说明。y+值的设定标准和数值计算手法、CFD分析的应用指南。湍流模型、网格生成。

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