关于两方程湍流模型的考虑
第14卷 第3期
1999年7月航空动力学报JournalofAerospacePowerVol114N
o13July 1999
关于两方程湍流模型的考虑3
南京航空航天大学 梁德旺33 吕 兵
【摘要】 通过对两方程湍流模型的分析,提出了在主流区或远壁区用两方程模型,近壁区用代数湍流模型的思路,即所谓的“双层”模型概念。通过对平板湍流附面层的计算表明,施获得的速度分布、流条件下90°弯管内高湍流度流场的计算表明,文提出的分层计算措施是有效的, 主题词: :1 在近壁区内,分子粘性对流动的影响相对增强,它不仅影响了平均流的输运,而且直接或间接地影响各种湍流过程,此外,湍流动能K的产生率及耗散率Ε达到极大,近似处于局部平衡,平均流速度和温度的二阶导数大,即平均流参数的梯度变化大。此区内的湍流呈各向异性。从而造成适用于高雷诺数、各向同性湍流的两方程湍流模型不能直接应用到该区。
处理低雷诺数湍流流动的工程方法有两大类;即壁面函数法和低雷诺数湍流模型。所谓壁面函数法就是采用简化分析的方法或经验式,给出近壁网格内的速度分量与壁面应力的关系,近壁网格内温度与壁面温差同壁面热流通量的关系,近壁网格内湍流动能的产生率与耗散率。这种方法不需在近壁区内求解平均流场或湍流参量的偏微分方程,不需在近壁区布置精细的网格(y+>30)。但是,这种方法不能用于低雷诺数流动及不稳定或有分离的附面层流动,对于复杂三维流动,传统的壁面函数可能不合适。此外,近壁网格稀疏时平均流的计算精度受限。低雷诺数湍流模型则是由对高雷诺数湍流模型方程中的经验常数或函数进行近壁衰减和分子粘性效应修正而构成。文献[1]对近壁和低雷诺数模型进行了比较和分析。低雷诺数湍流模型可直接求解近壁区内的流动。但要求在近壁区设置很精细的网格,以便能正确地反映参数在近壁区的剧烈变化。如文献[2]用Launder