边界条件中湍流设置.doc

在入口、出口或远场边界流入流域的流动,FLUENT需要指定输运标量的值。本节描述了对于特定模型需要哪些量,并且该如何指定它们。也为确定流入边界值最为合适的方法提供了指导方针。
使用轮廓指定湍流参量
在入口处要准确的描述边界层和完全发展的湍流流动,你应该通过实验数据和经验公式创建边界轮廓文件来完美的设定湍流量。如果你有轮廓的分析描述而不是数据点,你也可以用这个分析描述来创建边界轮廓文件,或者创建用户自定义函数来提供入口边界的信息。一旦你创建了轮廓函数,你就可以使用如下的方法:
Spalart-Allmaras模型:在湍流指定方法下拉菜单中指定湍流粘性比,并在在湍流粘性比之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。通过将m_t/m和密度与分子粘性的适当结合, FLUENT为修改后的湍流粘性计算边界值。
k-e模型:在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能(Turb. ic Energy)和湍流扩散速度(Turb. Dissipation Rate)之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。
雷诺应力模型:在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能(Turb. ic Energy)和湍流扩散速度(Turb. Dissipation Rate)之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。在湍流指定方法下拉菜单中选择雷诺应力部分,并在每一个单独的雷诺应力部分之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。
湍流量的统一说明
在某些情况下流动流入开始时,将边界处的所有湍流量指定为统一值是适当的。比如说,在进入管道的流体,远场边界,甚至完全发展的管流中,湍流量的精确轮廓是未知的。
在大多数湍流流动中,湍流的更高层次产生于边界层而不是流动边界进入流域的地方,因此这就导致了计算结果对流入边界值相对来说不敏感。然而必须注意的是要保证边界值不是非物理边界。非物理边界会导致你的解不准确或者不收敛。对于外部流来说这一特点尤其突出,如果自由流的有效粘性系数具有非物理性的大值,边界层就会找不到了。
你可以在使用轮廓指定湍流量一节中描述的湍流指定方法,来输入同一数值取代轮廓。你也可以选择用更为方便的量来指定湍流量,如湍流强度,湍流粘性比,水力直径以及湍流特征尺度,下面将会对这些内容作一详细叙述。
湍流强度I定义为相对于平均速度u_avg的脉动速度u^'的均方根。
小于或等于1%的湍流强度通常被认为低强度湍流,大于10%被认为是高强度湍流。从外界,测量数据的入口边界,你可以很好的估计湍流强度。例如:如果你模拟风洞试验,自由流的湍流强度通常可以从风洞指标中得到。%。.
对于内部流动,入口的湍流强度完全依赖于上游流动的历史,如果上游流动没有完全发展或者没有被扰动,你就可以使用低湍流强度。如果流动完全发展,湍流强度可能就达到了百分之几。完全发展的管流的核心的湍流强度可以用下面的经验公式计算:
例如,在雷诺数为50000是湍流强度为4%
湍流尺度l是和携带湍流能量的大涡的尺度有关的物理量。在完全发展的管流中,l被管道的尺寸所限制,因为大涡不能大于管道的尺寸。L和管的物理尺寸之间的计算关系如下:
其中L为管道的相关尺寸。,对于非圆形截面的管道,你可以用水力学直径取代L。