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湍流建模|05转捩模型-下
BB学长
10月前
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导读
:介绍转捩模型-下。
分离诱导转捩
分离诱导转捩是一个非常复杂的问题:
层流流动分离
转捩发生在气泡内部
流动重新附着为湍流边界层
在这种情况下,潜在的湍流模型的反应不够快——即使是正确触发,转捩也需要太长的时间
间歇值
需要更大的值:
间歇值与K方程的耦合
通过修正的源项研究了间歇值与湍流模型的耦合
主要对生成项
有影响,在层流区域
=0,使
=0
转捩SST模型简化为间歇模型
模型目的是取代额外方程
通过湍流强度Tu和边界层中心的局部压力梯度
实现耦合
由于
模型中
取决于速度
,因此该公式不符合伽利略不变
由于
模型不符合伽利略不变,边界层壁面需要满足无滑移边界
在
模型中,可以通过局部近似实现伽利略不变性
间歇模型的公式
输运方程:
不是计算边界层外的相关性,而是在边界层内进行局部计算:、
间歇方程的修正
转捩开始:
修正
比
更加简单的相关性
所得到的γ模型是局部的和伽利略不变量,只需要一个方程
系数可以由用户进行微调
入口边界条件
转捩位置很大程度取决于湍流强度Tu
Tu取决于为k和w指定的入口条件
对于一些外部空气动力学模拟,入口的远上游(例如飞机,汽车,…),必须为Tu和EVR指定不自然的高入口值
在这种情况下,最好在k和ω方程中添加额外的源项,以保持在身体上游不久的自由流湍流
转捩模型的网格要求
在垂直于壁面的边界层中需要非常细的网格
求解非常薄的层流边界层
求解转捩过程
求解层流湍流气泡
网格可以基于的y+壁值和膨胀率(ER)
需要流向方向加密网格用于求解带有湍流再附着的层流分离气泡
y+敏感
如上图所示,在使用Y+=6的网格上,只有几点位于边界层
主要问题是整体分辨率低,而不是y+
当激活转捩建模时,应避免使用这种网格
膨胀率ER
几何展开式保持ER不变
双几何定律随着距离壁面的距离而降低了ER
使用相同的初始ER,大亚层分布在边界层内提供了更多的网格
转捩气泡的求解
在许多工程流中,层流分离气泡触发转捩
转捩发生在气泡内部
复杂的物理现象需要在流动方向上求解
在流向上的气泡需要~20个网格
转捩模型的壁面粗糙度
粗糙度影响
其中h为几何粗糙度,hs为沙砾度粗糙度
转捩:
总结
边界层转捩是一种非常复杂的物理现象
基于RANS的转捩模型是物理学的一个粗略表示
模型已经使用不同的相关性被实现成广泛的代码
模型是
模型的简化
减少了方程数
伽利略不变性
简化修正
转捩模拟准确性依赖于设置
网格分辨率比全湍流模拟更重要
在分离诱导过渡的情况下,需要解决层流气泡。
来源:BB学长
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首次发布时间:2023-06-24
最近编辑:10月前
BB学长
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