2。2。2 Spalart-Allmaras一方程模型
Spalart和Allmaras提出了Spalart-Allmaras湍流模型,这是一种运用Boussinesq逼近的涡粘性湍流模型。Spalart-Allmaras模型中引入了中间变量,通过湍流运动学粘度二计算求解包含此中间变量的输运方程,从而得到对湍流的描述。
但是,因为Spalart-Allmaras模型在每一时间步内都要对整个流场额外求解一组偏微分方程,所以它的计算效率并不是很高。但是,Spalart-Allmaras 模型和代数模型相比,它的分离流动模拟做的更好;Spalart-Allmaras模型和两方程类型的模型相比,计算时它的稳定性更好,计算效率也比两方程类型的模型更高。与此同时,Spalart-Allmaras模型在物面处不需要很细密的网格,所以在较粗网格下情况下,它也能计算场的总物理量。在数值计算模拟研究时,某一点上模拟方程的解不会受到其他点上的解的影响。
2。2。3 RNG k-ε模型论文网
Yakhot和Orzag在k-ε模型的基础上进行修正,于是就有了RNG k-ε模型,对于求解流线弯曲大和具有较高应变率的流动问题,这种模型比其他模型更加合适。它的湍流模型方程为:
(2-10)
(2-11)
式中,,,,,,,,,,,。
2。2。4 k-ε模型
标准k-ε模型是在一方程模型的基础上新引进一个关于湍流耗散率(Turbulent Dissipation Rate)ε的运输方程,标准k-ε模型是现在使用最多,也是最典型的两方程湍流模型。
ε的定义是:
(2-12)
k和ε的函数可以表达湍流粘度Vt,方程为:
(2-13)
湍流动能k和湍流耗散率ε的输运方程为:
(2-14)
(2-15)
式中,Pk为湍流动能生成项:
(2-16)
考虑到湍流脉动长度以及湍流脉动速度的输运,k-ε方程湍流模型比零方程、一方程湍流模型更加符合实际。不过,标准k-ε湍流模型也并非毫无缺陷,尤其是它过强的耗散性在一些非各向同性的流动模拟时会造成一定程度的失真。因此很多研究者提出了RNGk-ε模型、realizable k-ε模型等改进模型来弥补这一缺陷。
2。3 有限体积法
有限体积法的核心思想是,整个流场被划分成若干个独立的控制机构,控制各体内通过离散的小转弯差动解决开发每个流域的速度。然后积分每个流域一个整体,由此,实现整个流域的离散方程的速度潜力的解决方案。目前大多数商业计算流体力学软件将是流场和内部的开放区域的说明按照该有限体积法为主,所以它是由整个流场获得求解最终溶液的各元素,使之与功率计算更电网。将使用能要接收,更准确的结果分解流场网格。它们可以通过减少网格的数量达到快速计算的目的。当有限体积法用于解决自由液面的流体运动问题时,它能够显示出自由液面的演变过程,甚至模拟功率流场的变化。