Рекомендации по выбору моделей турбулентности

При выборе моделей турбулентности следует руководство­ваться сле­дующими критериями [6,54,70]:

1. Модель должна быть апробирована для рассматривае­мого класса за­дач для того, чтобы иметь уверенность в удовлетворительном качест­венном и количественном описании турбулентных эффектов.

2. Модель должна быть относительно простой и удобной в вычисли­тель­ном плане: легко алгоритмироваться и опи­раться на пара­метры, кото­рые определяются точно и од­нозначно.

3. Модель должна характеризоваться высокой вычислитель­ной эффек­тив­ностью, т.е. она не должна существенно увеличивать время счета.

В табл. 11.1 приводятся основные данные о наиболее часто применяемых моделях турбулентности. Таблица составлена по данным из работ [4,6,24,54,77,78].

Таблица 11.1

Особенности моделей турбулентности применяемых в программе Fluent

Название модели	Особенности модели и ее применение
Болдуин-Ломакс [Документация по Fluent-у]	Модель с одним уравнением. Пограничный слой делится на 2 зоны – внешний, который рассчитывается по формуле Клаузера и внут­ренний, который описывается на основе гипотезы Прандтля о длине пути смешения.Плохо описывается ламинарно-турбулентный переход и интенсивные отрывы.
Спаларт-Аллмарс [Документация по Fluent-у]	Модель с одним уравнением. Решается непосредственно для модифицированной турбулентной вязкости . Экономична для круп­ных сеток. Наиболее применима для расчета аэродинамических по­токов. Дает плохие результаты для трех­мерных потоков, сво­бод­ных течений, тече­ний с сильными отры­вами. Подходит для двухмерных внутренних и внеш­них потоков под дейст­вием пере­пада дав­лений. Хорошо описывает ламинарно-тур­бу­лентный переход и течения с теплообме­ном. В уравне­ния входит шаг сетки в окре­стностях отрыва, из-за чего есть со­мнения в корректно­сти мо­дели.

Продолжение таблицы 11.1

Продолжение таблицы 11.1

k-w [Документа­ция по Fluent-у]	Модель с двумя уравнениями. Решает уравнения для кинетической энергии турбулентных пульсаций k и скорости рас­сеивания турбулент­ности . . Показывает превосходные характеристики для пристеночных течений, свободных по­верхно­стей и низкорейнольдсовых течений. Подходит для решения комплексных потоков с большими градиентами скорости и давле­ния, отрывов во внутренних задачах (напри­мер, в турбомаши­нах). Однако отрыв потока, рассчи­танный с помощью данной модели, происхо­дит раньше, чем в действительности, и заметно ин­тенсив­нее.
SST k-w [Доку­ментация по Flu­ent-у]	Модель с двумя уравнениями. Вариант k-w модели. Представляет собой со­че­тание оригинальной k-w модели в присте­ноч­ных зонах и k-e модели в ядре потока с ис­поль­зованием функции смешивания. Свойства подобны свойствам k-w модели. Плохо описывает свободные течения с по­пе­реч­ным градиентом скорости.
Модель напряже­ний Рейнольдса [Документация по Fluent-у]	При этом в отли­чие от дру­гих моделей турбулент­ность не предполага­ется изотропной. Квадра­тичная за­висимость напряжений от давления заметно улучшает характеристики мо­дели для многих случаев. Физически наиболее подходящая модель для решения уравнений Рейнольдса. Рассчитывает анизотропную турбулентность. Используется для сильно завихренных потоков.