RANS — CAE术语解说

湍流就是有很多非常细小的涡在疯狂地运动，如果直接求解Navier-Stokes方程会需要巨大的计算量。因此使用Reynolds分解这种技巧，将流速分解成「时间平均」和「脉动成分」。只要求解平均的运动就能得到实用的结果，这就是RANS的思想。

不是完全抛弃。平均化后的方程中会保留「雷诺应力」$\tau_{ij}^R = -\rho \overline{u_i' u_j'}$这一脉动成分的相关项。这表示湍流造成的动量混合效应，但它是未知数。如果不用模型来填补它，方程就无法封闭。这就是有名的「闭合问题」。

完全正确。使用Boussinesq假设，用「涡粘性」νt来表达雷诺应力的方法叫做涡粘性模型。就像分子粘性表示流体内部的摩擦一样，涡粘性表示湍流涡的动量混合。通过改变νt的决定方式，就产生了k-ε系、k-ω系、SST系等各种模型。

前辈说得对。k-ω SST在近壁区发挥k-ω的精度优势，在离壁区使用k-ε的稳定性，是一个混合模型。对有分离的流动和逆压力梯度流有较强的处理能力，通用性很高。Standard k-ε在近壁区较弱，对旋流也不擅长，最近实务中SST往往是首选。

RSM是直接求解6个雷诺应力的输运方程，所以能重现异方性强的湍流（旋流和角隅二次流）。不过随着方程数增加，收敛会变难，计算成本也很高。在实务中的位置更像是「用SST无法得到满意结果时的下一手段」。

RANS只能输出时间平均的结果，无法预测涡的非定常振动和噪音。这些场景需要LES或DNS。但RANS的计算成本极低，对于压力损失和平均传热系数这类定常流的量，用RANS就足够了。汽车和飞机设计中，RANS仍然是主力，LES只在「非用不可」的场景才用，这是现实的工作流程。