哈尔滨工业大学 计算传热学 第九章 湍流模拟.ppt

* * * * * * * 双方程模型的修正 9-5 二阶矩模型 应力方程 热流方程 未知数和 方程数 大量增加 9-6 湍流模拟的其他方面 大涡模拟(LES) 直接模拟(DNS) 湍流与燃烧的相互作用 湍流与辐射的相互作用 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第九章　湍流模拟 9-1 湍流物理量的性质及其时均定义 Transition in a jet flow Visualisation of a jet flow 两种平均方式：Reynolds时均；Favre质量加权平均 湍流的涡序结构：大尺度动力涡（低频） 小尺度耗散涡（高频） Navier-Stokes方程的适用性 ? Reynolds时均法则 9-2 湍流对流换热的Reynolds时均方程 连续性方程 动量方程 附加 应力 时均动量方程的张量形式 湍流输运项 湍流模拟的目的和常用方法 目的：构造脉动关联项与时均项的关系，使方程封闭 Reynolds应力方程法： 　　对Reynolds时均方程进行变换，再取平均，得到Reynolds应力的输运方程． 湍流输运系数法： 　　对Reynolds应力与平均量的梯度联系起来，类似于分子扩散引起的粘性力的表达式： 概率密度函数法(PDF) 时均值和脉动均方值的PDF表达: 多变量PDF 两种PDF模型： 　　PDF输运方程模型：通过求解PDF输运方程获得变量的PDF; 　　假定PDF模型：假定PDF函数的类型，如Gauss分布，利用时均值和均方值确定相关分布函数中的参数，如　　　　　　 模型 PDF模型特别适合于燃烧等反应流的模拟． PDF模拟： 应力模拟： Prandtl混合长度模型 9-3 零方程模型及一方程模型 单方程模型 湍流动能方程: 湍流粘性系数 单方程模型的缺点: 9-4 双方程模型 与湍流标尺有关的物理量 湍流脉动动能耗散率的定义： 周培源的定义 这一关系式给出了湍流长度标尺与湍流动能和耗散率的关系．若能计算出湍流动能和耗散率，利用上式计算出湍流长度标尺，再用Kolmogorov假设，即可计算出湍流粘性系数等湍流输运参数． 耗散率方程 双方程模型存在的问题 1. 经验常数的确定及其适应性； 2. 近壁区的适应性：双方程模型适用于高Re数湍流 区，不适用于近壁区由层流到湍流的过度层． 　　 解决方法： 　　　　a) 发展低Re数双方程模型计算近壁区的流动； 　　　　b) 利用壁面函数法. Velocity distribution near a solid wall * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *