宋阳阳湍流理论及模型的发展与应用.pdf

导师方向课 课程论文 湍流理论及模型的发展与应用 学生成绩： 学生学号： 学生姓名： 宋阳阳 学生专业： 车辆工程 课程名称： 机车车辆流体动力学 任课教师： 杜礼明 教授 提交日期： 2017 年 6 月 27 日 目录 摘要2 一、湍流的基本概念 3 1.1 湍流的定义及基本特征 3 1.1.1 湍流的定义 3 1.1.2 湍流的基本特征 3 1.2 湍流的度量 5 1.3 湍流的分类 6 二、研究湍流的基本方法 6 2.1 统计平均方法 6 2.2 常用的统计平均方法 6 2.2.1 时间平均法（时均法） 7 2.2.2 空间平均法 8 三、湍流运动基本方程 8 3.1 连续性方程 9 3.2 雷诺平均运动方程（雷诺方程） 10 3.3 湍流的能量方程 10 四、湍流模型 11 4.1 零方程模型 11 4.2 一方程模型（能量方程模型） 12 4.3 二方程模型 13 4.4 雷诺应力模型（RSM ） 14 五、湍流模型的发展与应用 16 5.1 湍流模型研究的展望 16 5.2 工程湍流研究的发展 17 5.2.1 工程湍流研完的主要内容 17 5.2.2 工程湍流研究的特点 17 参考文献 18 1 摘要 湍流是自然界普遍存在的一种流体流动。研究湍流的运动规律和结构特征，进而找到一 种合理解决湍流问题的方法，对于改善人类甚或环境，推动工农业的发展以及开拓流体学科 中的新领域都具有非常重要的意义。 湍流模式理论或简称湍流模型，就是以雷诺平均运动方程与脉动运动方程为基础，依靠 理论与经验的结合，引进一系列模型假设，而建立起的一组描写湍流平均量的封闭方程组。 湍流运动物理上近乎无穷多尺度漩涡流动和数学上的强烈非线性，使得理论实验和数值模拟 都很难解决湍流问题。在实际工程运用当中所涉及到的绝大多数流体流动都是湍流，因此大 多数工程中的流体力学问题都会用到湍流理论来解决。由于实际工程中的流动十分复杂，尽 管湍流理论和计算技术日臻完善，但是还未达到可以大量解决实际工程中流体力学问题的水 平，因而工程上目前主要仍采用传统的方法(如水力学的方法) 。 本文主要对湍流理论和湍流模型的产生与发展进行了阐述。首先介绍了湍流的基本概念， 以及湍流的基本特性，并对湍流运动中用到的基本运动方程进行了简单推导。本文的重点是 分析几种应用相对广泛的湍流模型并介绍了这些模型的发展，最后对湍流模型理论在工程上 的应用进行了分析。 关键词：湍流 湍流模型 工程湍流 2 一、湍流的基本概念 1.1 湍流的定义及基本特征 1.1.1 湍流的定义 早在1883 年，雷诺（Reynolds ）就在其著名的实验中揭示了黏性流动有两种性质不同的型态， [1] 层流与湍流 。