乱流普兰特尔数 — CAE用语解释

好问题。普通的普兰特尔数是分子水平的动量扩散和热扩散的比值，但乱流普兰特尔数 Pr_t 是乱流产生的表观动量扩散和热扩散的比值。在乱流状态下，涡混合热和动量，所以用「比率」表示其混合方式。

在多数CFD求解器中默认设置为 Pr_t = 0.85〜0.9。这意味着「在乱流中动量和热的扩散程度大致相同」。虽然据说与流体种类关系不大，但对于液态金属这样分子普兰特尔数极小的流体，需要特别注意。

影响很大。乱流热扩散率由 α_t = ν_t / Pr_t 决定，所以减小 Pr_t 会使热在乱流中扩散得更多。例如在电子板强制冷却模拟中，如果把 Pr_t 值从0.85改为0.5，壁面热传系数可能会改变20%以上。

能量方程的乱流扩散项中会用到Pr_t。基本的NS方程是这样的。

与实验数据比较是最可靠的方法。不过对于一般的气体或水的工业流动，用0.85通常能得到足够的精度。相反，对于液态钠这样的低Pr流体，如果不把值设置在1.5〜4.0左右，壁面附近的温度分布会出现问题。所以在原子能领域这个参数的设置非常敏感。

正是这样，因为这个参数已经内置，大部分人都不会去改。但它直接关系到传热分析的精度。特别是在以热传递为主要问题的情况下，一定要把它记在心里。