首页/文章/ 详情

湍流建模|05转捩模型-下

1年前浏览679

导读:介绍转捩模型-下。

分离诱导转捩      

     
  • 分离诱导转捩是一个非常复杂的问题:
    • 层流流动分离
    • 转捩发生在气泡内部
    • 流动重新附着为湍流边界层
  • 在这种情况下,潜在的湍流模型的反应不够快——即使是正确触发,转捩也需要太长的时间
  • 间歇值      需要更大的值:
 
间歇值与K方程的耦合      

     
  • 通过修正的源项研究了间歇值与湍流模型的耦合
  • 主要对生成项      有影响,在层流区域      =0,使      =0
转捩SST模型简化为间歇模型      

     
  •      模型目的是取代额外方程      
  • 通过湍流强度Tu和边界层中心的局部压力梯度      实现耦合
  • 由于      模型中      取决于速度      ,因此该公式不符合伽利略不变
  • 由于      模型不符合伽利略不变,边界层壁面需要满足无滑移边界
  • 在      模型中,可以通过局部近似实现伽利略不变性
间歇模型的公式      

     
  •      输运方程:
 
  • 不是计算边界层外的相关性,而是在边界层内进行局部计算:、
 
间歇方程的修正      

     
  • 转捩开始:
 
  • 修正
    • 比      更加简单的相关性
 
  • 所得到的γ模型是局部的和伽利略不变量,只需要一个方程
  • 系数可以由用户进行微调
 
入口边界条件      

     
  • 转捩位置很大程度取决于湍流强度Tu
  • Tu取决于为k和w指定的入口条件
 
  • 对于一些外部空气动力学模拟,入口的远上游(例如飞机,汽车,…),必须为Tu和EVR指定不自然的高入口值
  • 在这种情况下,最好在k和ω方程中添加额外的源项,以保持在身体上游不久的自由流湍流
转捩模型的网格要求      

     
  • 在垂直于壁面的边界层中需要非常细的网格
    • 求解非常薄的层流边界层
    • 求解转捩过程
    • 求解层流湍流气泡
  • 网格可以基于的y+壁值和膨胀率(ER)
 
  • 需要流向方向加密网格用于求解带有湍流再附着的层流分离气泡

y+敏感

  • 如上图所示,在使用Y+=6的网格上,只有几点位于边界层
  • 主要问题是整体分辨率低,而不是y+
  • 当激活转捩建模时,应避免使用这种网格

膨胀率ER

  • 几何展开式保持ER不变
  • 双几何定律随着距离壁面的距离而降低了ER
  • 使用相同的初始ER,大亚层分布在边界层内提供了更多的网格

转捩气泡的求解

  • 在许多工程流中,层流分离气泡触发转捩
  • 转捩发生在气泡内部
  • 复杂的物理现象需要在流动方向上求解
  • 在流向上的气泡需要~20个网格

转捩模型的壁面粗糙度

  • 粗糙度影响
 

其中h为几何粗糙度,hs为沙砾度粗糙度

  • 转捩:
总结      

     
  • 边界层转捩是一种非常复杂的物理现象
  • 基于RANS的转捩模型是物理学的一个粗略表示
  •      模型已经使用不同的相关性被实现成广泛的代码
  •      模型是      模型的简化
    • 减少了方程数
    • 伽利略不变性
    • 简化修正
  • 转捩模拟准确性依赖于设置
  • 网格分辨率比全湍流模拟更重要
    • 在分离诱导过渡的情况下,需要解决层流气泡。
来源:BB学长
湍流汽车
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-24
最近编辑:1年前
BB学长
硕士 | 研发工程师 公众号BB学长 知乎BB学长
获赞 88粉丝 151文章 173课程 1
点赞
收藏
未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈