OpenFOAM 中的过渡流

计算科学 流体动力学 开放式泡沫
2021-12-13 19:56:33

是否可以在 OpenFOAM 中模拟过渡流?或者,或者,使用低雷诺数的 k-epsilon 或 k-omega 模型是否有意义?如果不是,为什么?会出现什么样的错误?

2个回答

似乎对湍流模型的目的存在误解。湍流模型试图解决涉及时间和空间平均量的同质化问题。但是,在模拟过渡流时,您通常对雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 将均匀化的那些最精细的尺度感兴趣。另请注意,RANS 是一个稳态模型,对所有湍流尺度进行平均(因为湍流本质上是瞬态的)。“不稳定”RANS (URANS) 允许瞬态特征,但仍不尝试解析湍流结构。

OpenFOAM 可以做 LES 和(在一定程度上)DNS,这更适合过渡流。

RANS 模型,更准确地说是那些基于传输方程的模型ω可以用作基本的过渡模型。RANS 模型无法预测由于不断增长的不稳定性而导致的转变。旁路过渡(具有湍流强度Tu>1% ) 可以用 Low-Re RANS 模型预测,因为传输方程中的扩散项的作用将湍流从自由流带到近壁区域,导致产生更多湍流,然后转变。

然而,该方法被认为是不可靠的。

更高级的模型是像 Menter 和 Langtry(基于 SST 模型)这样的模型,它们为间歇性求解额外的传输方程γ. 当伽玛增加时,它会成倍增加Pk,产生湍流动能。间歇性因子本身告诉您测量的时间流体流动在某个固定位置是湍流的百分比。

如果您仍想使用 RANS 模型来预测 OpenFOAM 中的转变,请搜索 Menter&Langtry 模型的实现或自己实现。据说在这段代码中实现新的传输方程很容易。