Fluent湍流边界设置 1.doc

Fluent湍流边界设置1Fluent湍流边界设置(1)2011年09月21日在流场的入口、出口和远场边界上,用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时,哪些变量需要设定,哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值,都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法,湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF(用户自定义函数)来定义,具体方法请参见相关章节的叙述。在流场的入口、出口和远场边界上,用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时,哪些变量需要设定,哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值,都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法,湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF(用户自定义函数)来定义,具体方法请参见相关章节的叙述。在大多数情况下,湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的,因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时,在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时,首先应该定性地对流动进行分析,以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果,甚至使计算发散而无法进行下去。在TurbulenceSpecificationMethod(湍流定义方法)下拉列表中,可以简单地用一个常数来定义湍流参数,即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义,以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置: (1)湍流强度(TurbulenceIntensity) 湍流强度I的定义为:I=Sqrt(u’*u’+v’*v’+w’*w’)/u_avg(8-1)上式中u',v'和w'是速度脉动量,u_avg是平均速度。湍流强度小于1%时,可以认为湍流强度是比较低的,而在湍流强度大于10%时,则可以认为湍流强度是比较高的。在来流为层流时,湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中,自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中,%。内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动,则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流,则进口处湍流强度可以达到几个百分点。如果管道中的流动是充分发展的湍流,则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到,这个公式是从管流经验公式得到的:I=u’/u_avg=*Re_DH^-(8-2)其中Re_DH是HydraulicDiameter(水力直径)的意思,即式(8-2)中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。(2)湍流的长度尺度与水力直径湍流能量主要集中在大涡结构中,而湍流长度尺度l则是与大涡结构相关的物理量。在充分发展的管流中,因为漩涡尺度不可能大于管道直径,所以l是受到管道尺寸制约的几何量。湍流长度尺度l与管道物理尺寸L关系可以表示为:l=(8-3),而L则是管道直径。在管道截面不是圆形时,L可以取为管道的水