请教湍流计算的一个问题

19880520001

在前面一个帖子里发了，没人回应，再重新发一下。
本人在CFD学习过程中碰到的一个问题想请教。在湍流计算中，采用边界层的方法，是不是将湍流划分为边界层区域和湍流核心区两个区域？边界层区域采用一些壁面模型来求解？那湍流核心区是当成无粘流动简化NS方程来求解，还是用大雷诺数的湍流方程来求解？看的云里雾里的，谢谢高人指点一番

周华

粘性流计算有两大类：一种是传统的“无粘流计算+粘性修正”的方式，即先用无粘流计算程序（基于位势流或欧拉方程的求解器）进行计算，再在壁面附近加入粘性修正，即将边界层位移厚度加进去，然后二者迭代几次得到最终的解。第二种是现在最流行的基于RANS方程求解的方式，即用雷诺平均NS方程（RANS）作控制方程对流场进行求解，湍流粘度则由湍流模型方程确定。通常整个求解过程可以分为两大步，第一步是RANS方程的求解，第二步是湍流方程的求解。湍流方程求解后得到的湍流变量（比如k-e模型中的湍动能k和耗散率e），再用湍流变量计算得到湍流粘度。在边界层的处理上，一种是要求最底层网格能够分辨出湍流边界层的粘性底层，也就是要求y+的值小于等于1，还有一种是用壁面函数将粘性底层的特性进一步模式化，即用一个经验公式给出对底层的估算，从而可以放宽对底层网格高度的要求，比如可以放宽到y+大于30至200。大致情况就是这样。需要提醒的一点是，边界层是高雷诺数流场的一个特征，即在雷诺数很高时，流场中存在这样一个粘性集中区。在雷诺数不高时，边界层可能并不存在，粘性的影响是遍及整个流场的。所以，实际计算中还是要先把流场的特点研究一下，再决定用哪种方式进行计算。

周华

当然，除上述两种方式外，还有LES/DNS等方式，不过就流行程度看远不如RANS，所以这里不多做说明。最近在噪声和湍流转捩等问题中有一种倾向是采用DES/SAS等混合方式进行计算，在计算机硬件条件具备时可以考虑。我觉得将来HPC技术不断强大之后，DES/SAS等方式有可能成为替代RANS方式的新生力量。

nigel332

目前最流行的就是RANS，但是随着计算机技术的发展，个人觉得LES/DNS终将会成为最流行的手段，直接求解NS方程，没有这么多的假设，估计到时候CFD的计算结果会可信些～～～

有势无旋

原帖由 周华 于 2013-7-16 13:02 发表

                               
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当然，除上述两种方式外，还有LES/DNS等方式，不过就流行程度看远不如RANS，所以这里不多做说明。最近在噪声和湍流转捩等问题中有一种倾向是采用DES/SAS等混合方式进行计算，在计算机硬件条件具备时可以考虑。我觉得 ...

周老师您好，我看王福军的书上说，所谓湍流模型（比方说k-e模型）就是对充分发展的湍流才适用，而近壁面由于受到粘性影响，雷诺数不高，不能用k-e模型来算，需要使用壁面函数，例如fluent中常见的标准壁面函数。

但是也有针对低雷诺数的k-e模型，它在fluent中是隐藏起来的，它对近壁面的网格要求非常高，y+往往要取得比较小。

而我最近在用LES算一些非定常流场，我想问一下周老师，LES方法是如何处理壁面处的问题的？它应当不是通过壁面函数来解决这个问题的吧？它是不是也有专门针对低雷诺数情况下的模型？在进行LES计算时，自动被激活？

xitv

低雷诺数的情况下还用考虑壁面网格的尺寸问题吗？一般是高雷诺数的情况下才用考虑壁面函数处理近壁面网格吧。大部分的fluent的算例都没有考虑近壁面Y+的问题，因为雷诺数算出来都比较小。但是在风洞试验，外流场绕流的问题，一般雷诺数都比较大，所以才考虑近壁面网格的划分。