外行菜鸟关于湍流的概念问题

zhoutian_cn

小弟是学地理的，现在需要用到CFD模拟河流，遇到一些概念问题希望各位大虾不吝赐教：

1. 如何根据CFD模拟结果计算速度涨落(velocity fluctuation)？书上说速度涨落(u')是速度(u)和平均速度(u_bar)之差，这里的平均速度是时间平均，难道计算式需要我把每一个时间CFD模拟的速度值都记录下来然后平均么？还是我理解有问题？

2. 算速度涨落是为了求湍动能(tke), tke=0.5(u'^2+v'^2+w'^2)。有没有其他办法来求湍动能呢？

3. 还有一个一直困扰我的问题。既然速度涨落是速度和时间平均速度之差，那当时间趋于无穷，流体为定常湍流时，这个涨落的值对应于速度来说应当是非常之小而且不会趋于稳定的吧，那么根据上述公式，虽然取了平方，湍动能应该也是非常小且不趋于稳定的啊，怎么看的文章里的湍动能总会在一个时间段以后趋于稳定而且值也比较大呢？我知道这肯定是我理解的问题，可就是不知道错在哪里。还请大家教我，最好详细一点。拜谢！

通流

你算紊流的·涨落做什么？这个涨落与河水的涨落可不是一回事。紊流模型就是想避免算这个涨落。否则就成了直接模拟了。

zhoutian_cn

可是我想通过这个涨落来求一些变量，比如湍流动能(Turbulent kinetic energy)，turbulence intensity 什么的。那我该怎么求呢？我知道在实验中可以用仪器测出平均值和涨落，但您的意思是用CFD无法模拟出涨落么？我用的是Flow3D。

周华

湍动能是通过求解团动能输运方程直接得到的。先求速度涨落再求湍动能这个次序在实际计算中比较难实现，好象只能用DNS，而DNS现在还没发展到用于复杂工程问题的阶段。

zhoutian_cn

谢谢站长！那如果我使用LES模拟然后使用非常小的Grid cell可行么？可以看作是近似的DNS么？

SKLCC虫草晶

原帖由 zhoutian_cn 于 2011-2-10 17:12 发表

                               
登录/注册后可看大图

谢谢站长！那如果我使用LES模拟然后使用非常小的Grid cell可行么？可以看作是近似的DNS么？

明确两个问题：
一，LES和DNS两个概念，LES的网格再小也不能近似看作DNS，LES需要使用亚网格模型，通过过滤对小尺度采用亚网格模型，对大尺度采用直接求解N-S方程；DNS是不引入任何湍流模型，计算网格能捕捉到湍流的全尺度流动。
二，通过LES当然可以求湍流脉动&湍动能，通过模拟就能获得瞬时速度u，进而就能得到平均速度Umean（统计一定的流动长度，对时间和空间进行平均），接着就能得到脉动速度u'＝u-Umean，这样湍流脉动和湍动能都有了。