湍流模型可以在模拟中产生很大的不同。周围有许多湍流模型。从其中选择一个是一项艰巨的工作。
没有完美的湍流模型。这都取决于几个参数,例如雷诺数,是否分离流动,压力梯度,边界层厚度等。在此答案中,给出了一些流行模型的简要信息,以及优缺点和潜在应用。但是,有兴趣的用户可以访问这个出色的NASA网站和其中的参考资料,以了解有关湍流建模的更多信息。
A)一个方程模型:
1. Spalart-Allmaras
该模型解决了Spalart-Allmaras粘度的另一个变量。根据NASA文件,此模型有许多针对特定目的的修改。
优点:内存占用少,非常健壮,收敛快
缺点:不适用于分离流,自由剪切层,衰减湍流,复杂的内部流
用途:边界层中的计算,整个流场(如果分离不大或没有分离),航空航天和汽车应用,用于进入更高模型之前的初始计算,可压缩流量计算
适用于您的情况:减少模拟时间的理想选择。您可以使用此模型很好地预测阻力。但是,如果您想了解流分离区域,则此模型将不会提供高度准确的结果。
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B)两种方程模型:
- ķϵ
ķϵ
优点:易于实现,收敛速度快,可以在许多实际情况下预测流量,有利于外部空气动力学
缺点:不适合轴对称射流,涡流和强分离。对于不利的压力梯度,灵敏度极低,难以启动(需要使用Spalart-Allmaras进行初始化),不适用于近壁应用
用途:适用于初次迭代,适用于复杂几何形状周围的外部流动,适用于剪切层和自由的无壁边界流动
R e = 1.98 * 106ķϵ
ķω
ķωkϵ
优点:非常适合边界层,在负压梯度下工作,适用于强分离流,射流和自由剪切层
缺点:收敛所需的时间更多,内存密集,需要靠近壁的网格分辨率,可以预测过早和过度的分离
用途:内部流动,管道流动,喷射流动,涡流
ω
kω
kωkϵ
kω
kω
用途:外部空气动力学,分开的流动,边界层和不利的压力梯度
kϵ
那么哪种模式最合适?
kω
而且不要相信我。关于“ 计时骑手的空气动力学分析和阻力系数评估 ”的报告使用了SST模型。本文比较了所有湍流模型对骑车人空气动力学的结果,并得出结论,SST模型给出了最佳的总体结果。我之所以引用这些结果,是因为雷诺(Reynold)在数字和尺寸上都最接近您的情况,因为有大量研究可供参考。
kϵkϵkϵ
如果您有更好的计算资源,请使用LES。但我觉得在这种情况下不要求这样做,可能不合适。我没有LES的经验,因此无法发表评论。
一些有趣的资源:
FOAM之家:如果您想逐步学习OpenFOAM
湍流数值模拟的最新进展
21st
湍流模型及其在复杂流动中的应用
祝一切顺利!
干杯!