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管理系统开发公司 湍流模拟|06 湍流模子评估I

时间:2024-09-28 12:11:04 点击:72 次

在聘任湍流模子时管理系统开发公司,主要的接头要素是该模子能为特定流动或某类流动提供的精度。

由于扫数的湍流模子齐是或多或少针对沟通的基准流动(如平板畛域层、基本解放剪切流和衰减湍流等)进行校准的,因此模子在忐忑的“校准盒”除外的精度只可通过进一步的考证斟酌来细目。这些斟酌基于“积木式”测试案例,频繁是在校准案例的基础上增多一些复杂元素,如逆压梯度、分离、漩涡等。由于这些案例并不包括工业流动中看到的复杂互相作用,因此它们无法提供全貌,但不错更好地了解模子对特定类型流动的适用性。这些测试案例亦然模子设备和校准时辰对模子进行测试的极限,因为更复杂的工业流动频繁穷乏驻防的实验数据,无法针对特定模子的颓势得出专诚念念真谛的论断。在接下来的部分中,将磋议这些积木式测试案例磋议各模子的性能,每部分要点存眷不同的物理效应。对CFD用户来说,伏击的是了解模子性能的各异,以便于在聘任模子时作念出聪慧的决定。

由于这是一份最好试验文献,因此只提供了对于测试案例偏激数值建筑的最必要信息。扫数计较后果齐已确保与网格无关,况且在扫数情况下,畛域条目尽可能地与实验相匹配。

4.1 平板流动

零压力梯度平板畛域层流动的建筑(见图 3)基于 Wieghardt 和 Tillmann 的实验[29]。基于进口速率和平板长度的雷诺数 Re = 1E7,壁面保捏恒定,莫得进行传热测量。因此,为了评估湍流模子瞻望壁面传热的材干,禁受教养相关性从测得的壁面摩擦整个(skin friction coefficient)分散计较壁面处的斯坦顿数(stanton number)。

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图3 平板上的流动默示图

计较区域如图4所示。进口面指定了恒定的速率和温度值,进口和壁面温差为10 K。进口处的湍流特征也被假定为恒定值,其值为解放流湍流强度Tu=1%,湍流粘度比TVR=0.2。计较网格(见表1)包括了三种近壁面情况:粘性子层、对数区域和过渡层的分辩率。

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图4 平板崇高动的带畛域条目和网格的计较域Mesh 1Mesh 2Mesh 3Mesh 4Mesh 5y+ max56.922.614.43.10.3y+ mean33.610.96.11.10.1网格数380046005000600080004.1.1 模子比拟

图5泄漏了不同湍流模子(SST、GEKO、SA和RKE)在精采网格Mesh-5上的计较后果比拟。扫数测试的模子在平板模拟中齐发扬精粹,包括壁面剪切应力Cf以及壁面传热整个St。

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图5:壁面剪切应力整个的比拟,𝑪𝒇 (左)和平板畛域层[29]和y+~1的壁面传热整个St.(右)

此外,管理系统开发资讯速率分散与对数分散颠倒一致,如图6所示。

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图6:Rex=8.7E6时平板畛域层中速率分散的比拟4.1.2 非线性效应

对于浮浅的壁面有界流动,EARSM模子以及RSM模子的非线性效搪塞主流流动莫得影响。图7泄漏了包含和不包含EARSM/RSM选项的GEKO模子的壁面摩擦整个和壁面速率分散的瞻望。

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图7 在Rex=8.7e6(右)时,用GEKO模子瞻望的平板畛域层的壁剪切应力整个(左)和速率分散的比拟4.1.3 网格明锐性

对于粗俗网格,计较精度主要取决于壁面惩办形貌。对于k-ω湍流模子,使用对y+不解锐的自动壁面惩办,不错使近壁面分辩率的求解险些颓唐于网格。图 8 泄漏了 SST 模子求解的示例。另一方面,高雷诺数 k-ε 湍流模子的壁面剪切应力瞻望精度取决于壁面惩办身手的聘任。如图 9(左)所示,为高雷诺数k-ε计较网格计算的圭表壁面函数(Standard Wall Functions,SWF)并不适用于低雷诺数精采的y+~1网格。使用可延伸壁面函数(Scalable Wall Functions,ScWF)后,情况获取了很大改善(图 9 和图 10 - 右)。因此,在其余的测试案例中,k-ε模子齐使用了 ScWF 壁面函数。不同壁面惩办身手的数学公式见第 9.3 节。

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图8 使用 SST 模子比拟平板畛域层的壁面剪应力整个 Cf(左)、壁面传热整个 St(中)和 Rex = 8.7E6 时的对数速率分散(右)

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图9 使用 RKE 模子计较的平板上的名义摩擦整个分散,其中平板畛域层禁受 SWF(左)和 ScWF(右)

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图 10 使用 RKE 模子计较的平板上的斯坦顿数分散,其中平板畛域层禁受 SWF(左)和 ScWF(右)

注:湍流系列翻译自《Best Practice: RANS Turbulence Modelingin Ansys CFD》,作家F.R. Mentor,发布年份为2022年。

上期龙头开出奇数号码05,近10期龙头奇偶比7:3,本期龙头预测关注偶数号码,独胆参考08。

(待续)

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