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湍流模型

2020-12-11

北方建筑 2020年5期
关键词:涡的湍流脉动

常用的湍流模型可根据所采用的微分方程数进行分类为:零方程模型、一方程模型、两方程模型、四方程模型、七方程模型等。

湍流的特点

湍流是不规则、多尺度、有结构的流动,一般是三维、非定常的,具有很强的扩散性和耗散性。从物理结构上看,湍流是由各种不同尺度的带有旋转结构的涡叠合而成的流动,这些涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。大尺度的涡主要由流动的边界条件决定,其尺寸可以与流场的大小相比拟,它主要受惯性影响而存在,是引起低频脉动的原因;小尺度的涡主要是由粘性力决定,其尺寸可能只有流场尺度的1‰的量级,是引起高频脉动的原因。大尺度的涡破裂后形成小尺度的涡,较小尺度的涡破裂后形成更小尺度的涡。在充分发展的湍流区域内,流体涡的尺寸可在相当宽的范围内连续变化。大尺度的涡不断地从主流获得能量,通过涡间的相互作用,能量逐渐向小尺寸的涡传递。最后由于流体粘性的作用,小尺度的涡不断消失,机械能转化为流体的热能。同时由于边界的作用、扰动及速度梯度的作用,新的涡旋又不断产生,湍流运动得以发展和延续。

湍流计算方法

主要分为3 类: 雷诺时均模拟、尺度解析模拟和直接数值模拟。其中,前2 类方法可看成是非直接数值模拟方法。

选择原则

选取的准则:流体是否可压、精度的要求、计算机的能力、时间的限制等。(有修改)

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