湍流參數(shù)

2017-06-11  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

CFD計(jì)算過(guò)程中,若使用了湍流模型,則在設(shè)置邊界條件時(shí)需要設(shè)置湍流條件,如下圖所示。這些湍流條件包括如水力直徑、湍流強(qiáng)度、湍動(dòng)能、湍流長(zhǎng)度尺度、湍動(dòng)能耗散率、湍流粘度比等參數(shù)。計(jì)算公式都挺簡(jiǎn)單,在Fluent幫助文檔中有詳細(xì)描述。

1

水力直徑

水力直徑(hydraulic diameter)的計(jì)算公式為:

其中,A為過(guò)流面積,c為濕周長(zhǎng)度。

因此對(duì)于充滿(mǎn)的圓形管道,其水力直徑即為其直徑。

2

雷諾數(shù)

雷諾數(shù)的計(jì)算公式為:

式中,ρ為密度;為平均速度;Dh為水力直徑;μ為動(dòng)力粘度。也可以寫(xiě)成:

其中,γ為運(yùn)動(dòng)粘度。

3

湍流強(qiáng)度

對(duì)于充分發(fā)展管流,其湍流強(qiáng)度(Tubulence Intensity)可表示為:

湍流強(qiáng)度表征的是速度脈動(dòng)量的均方根與平均速度的比值。通常在CFD計(jì)算時(shí),設(shè)置湍流強(qiáng)度為1%、5%或10%,分別表示低、中、高湍流強(qiáng)度。

4

湍動(dòng)能

湍動(dòng)能(Turbulence kinetic energy)的計(jì)算公式為:

其中,u為平均速度;I為湍流強(qiáng)度。

5

湍流長(zhǎng)度尺度

湍流長(zhǎng)度尺度(Turbulence Length Scale)通常可表示:

其中L為特征尺寸,常取水力直徑作為特征尺寸。Cμ為湍流模型常數(shù),常取0.09。

6

湍動(dòng)能耗散率

湍動(dòng)能耗散率(Turbulence dissipation rate)可表示為

其中k為湍流強(qiáng)度,l為湍流長(zhǎng)度尺度。

7

湍流粘度比

湍流年度比定義為湍流粘度與流體粘度的比值。湍流粘度可表示為:

湍流粘度比(Turbulent viscosity Ratio)則為:

8

比耗散率

如果使用了k-omega湍流模型的話,可能需要輸入比耗散率(Specific dissipation rate),其可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算:

也可以通過(guò)湍流粘度比來(lái)估算:

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