涡粘性模型 — CAE用语解释

涡粘性（Eddy Viscosity）是基于Boussinesq假设的概念，将湍流产生的动量传输近似为"增大的粘性"。分子粘性通过分子的无序运动来传输动量，同样地，湍流涡在速度不均匀的区域之间混合动量——这种效果定义为"等效粘性"mu_t。在RANS仿真（Reynolds平均Navier-Stokes方程）中，这个mu_t是未知量，所以我们需要用k-ε或k-omega SST这样的湍流模型来解出方程，以确定"mu_t在哪里会变大（涡强的地方）"。

基本思想是一样的，但使用的变量和壁面附近的处理方式不同。k-ε通过输运湍流能量k和耗散率ε，然后按mu_t = C_mu * rho * k^2 / epsilon计算。k-omega SST使用k和特定耗散率omega（= epsilon/(C_mu*k)），在壁面附近利用k-omega的精度，而在远离壁面的地方切换到k-epsilon，采用混合策略。k-omega SST在逆压力梯度（有分离倾向的流动）的预测精度上更高，广泛应用于飞机机翼周围和风力涡轮机叶片的分离预测。

实务判断标准有三点——①内部流动·设备流动（管道、热交换器、透平机械）：k-epsilon RNG或SST通常就足够了。②壁面附近的分离很重要（翼·车体气动）：k-omega SST是最好的平衡。③强二次流、曲率、浮力（旋流、炉内对流）：代数雷诺应力模型（RSM）或非线性涡粘性模型更有效。涡粘性模型的根本限制是假设等向性，在强曲率或旋转流动中精度会下降。那时应该考虑切换到DES（分离涡仿真）或LES。