fluent中standard k-ε湍流模型介绍

本文摘要（由AI生成）：

standard、RNG和realizable k-ε模型在形式上相似，都包含k和ε的输运方程。然而，它们之间存在显著差异，主要体现在湍流粘度的计算方法、湍流普朗特数的选取以及ε方程中的生成项和消耗项的处理上。Standard k-ε模型是一个半经验模型，其推导依赖于现象和经验，对大范围湍流有较好的预测能力，但只适用于完全湍流。为了改进性能，RNG模型和realizable模型应运而生，它们在保持标准模型基本框架的同时，对湍流特性的描述进行了优化。这些模型在流体动力学模拟中扮演着重要角色，帮助科学家和工程师更准确地理解和预测复杂的湍流现象。

standard, RNG, 和 realizable k-ε模型，这三种模型的形式都很相似，都有k和ε的输运方程。这些模型的主要区别如下：

• 湍流粘度的计算方法；

• 控制K和ε湍流扩散的湍流普朗特数；

• ε方程中的生成项和消耗项；

双方程湍流模型允许通过求解两个独立的输运方程来确定湍流长度和时间尺度。Fluent中的standard模型就属于这类模型，自Launder和Spalding提出以来，一直是实际工程流动计算的主力。它具有很好的鲁棒性、经济性和对大范围湍流的合理预测，所以它在工业流动和传热模拟中非常受欢迎。它是一个半经验模型，模型方程的推导依赖于现象和经验。

standard模型是基于湍流动能K及其耗散率ε的输运方程的模型。K的模型传输方程是从精确方程推导出来的，而ε的模型传输方程是通过物理推理得到的，与数学上的精确方程相似性很小。

在模型的推导过程中，假设流动完全是湍流，分子粘度的影响可以忽略不计。因此，standard模型只适用于完全湍流。随着standard模型的优缺点逐渐为人所知，为了提高其性能，对其进行了一些改进。Fluent中有:RNG模型和relizable模型。

湍流动能k，及其耗散率ε ，由以下输运方程得到:

• G_k表示平均速度梯度引起的湍流动能的产生；
• G_b是由浮力产生的紊流动能；
• Y_M表示可压缩湍流中波动膨胀对总耗散率的贡献；
• C_1ε、c_2ε和C_3ε是常数；
• σ_k和σ_ε分别是K和 的湍流普朗特数；
• S_k和S_ε是用户定义的源项；