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Fluent 湍流模型小结 湍流模型目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三 种： 直接模拟（ direct numerical simulation, DNS ）$ }* |/ m6 F: g+ U# b 直接数值模拟（ DNS ）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对 Navier-Stokes 方程直接求解。这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复 杂的湍流运动进行直接的数值计算， 必须采用很小的时间与空间步长， 才能分辨出湍流中详 细的空间结构及变化剧烈的时间特性。基于这个原因， DNS 目前仅限于相对低的雷诺数中 湍流流动模型。另外，利用 DNS 模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的 要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前 DNS 模型还无法应用于工程数值计算， 还不能解决工程实际问题。 大涡模拟 (large eddy simulation, LES) 大涡模拟（ LES ）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解 N-S 方程，其网格 尺度比湍流尺度大， 可以模拟湍流发展过程的一些细节， 但其计算量仍很大， 也仅用于比较 简单的剪切流运动及管流。 大涡模拟的基础是： 湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成 的，大尺度涡是高度的非各向同性， 而且随流动的情形而异。 大尺度的涡通过相互作用把能 量传递给小尺度的涡， 而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用， 几乎是各向同性的。 这些 对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。 Les 大涡模拟采用非稳态的 N-S 方程直 接模拟大尺度涡， 但不计算小尺度涡， 小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑， 这种影响 称为亚格子 Reynolds 应力模型。大多数亚格子 Reynolds 模型都是将湍流脉动所造成的影 响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。 LES 对计算机的容量和 CPU 的要求虽然仍然很 高，但是远远低于 DNS 方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。 应用 Reynolds 时均方程 (Reynolds-averaging equations) 的模拟方法 许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明， 可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是 基于求解 Reynolds 时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。 统观模拟方法的基本思想是用低阶关联量和平均流性质来模拟未知的高阶关联项， 从而封闭 平均方程组或关联项方程组。 虽然这种方法在湍流理论中是最简单的， 但是对工程应用而言 仍然是相当复杂的。 即便如此， 在处理工程上的问题时， 统观模拟方法仍然是最有效、 最经 济而且合理的方法。在统观模型中，使用时间最长，积累经验最丰富的是混合长度模型和 K-E 模型。 其中混合长度模型是最早期和最简单的湍流模型。 该模型是建立在层流粘性和湍 流粘性的类比、 平均运动与湍流的脉动的概念上的。