Модель турбулентности может иметь большое значение в вашей имитации . Есть много моделей турбулентности. Выбор одного из них становится сложной задачей.
Идеальной модели турбулентности не существует. Все зависит от нескольких параметров, таких как число Рейнольда, от того, является ли поток разделенным, градиенты давления, толщина пограничного слоя и так далее. В этом ответе дается краткая информация о нескольких популярных моделях, а также плюсы и минусы и потенциальные приложения. Тем не менее, заинтересованные пользователи могут увидеть этот превосходный веб-сайт НАСА и ссылки на него, чтобы узнать больше о моделировании турбулентности.
А) ОДНА УРАВНИТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ:
1. Спаларт-Аллмарас
Эта модель решает одну дополнительную переменную для вязкости Спаларта-Аллмараса. Согласно документу НАСА , существует много модификаций в этой модели, предназначенных для конкретных целей.
Плюсы : меньше памяти, очень надежная, быстрая конвергенция
Минусы : не подходит для разделенного потока, свободных слоев сдвига, затухающей турбулентности, сложных внутренних потоков
Использует : Расчеты в пограничных слоях, полное поле потока при слабом разделении или без разделения, аэрокосмические и автомобильные приложения, для начальных вычислений перед переходом к более высокой модели, вычисления сжимаемого потока
Применимость к вашему случаю : хороший кандидат для сокращения времени моделирования. Вы можете достаточно хорошо предсказать сопротивление с помощью этой модели. Однако, если вам интересно знать область разделения потока, эта модель не даст очень точных результатов.
________________________________________________________________________________
Б) ДВА УРАВНЕНИЯ МОДЕЛИ:
- kϵ
kϵ
Плюсы : простота реализации, быстрая сходимость, предсказывает потоки во многих практических случаях, хорошо для внешней аэродинамики
Минусы : Не подходит для осесимметричных струй, вихревых потоков и сильного разделения. Очень низкая чувствительность к неблагоприятным градиентам давления, трудно запускается (требуется инициализация с помощью Spalart-Allmaras), не подходит для применения вблизи стен
Использование : Подходит для начальных итераций, подходит для внешних обтеканий сложной геометрии, подходит для сдвиговых слоев и свободных не пристенных ограниченных потоков.
Re=1.98∗106kϵ
kω
kωkϵ
Плюсы : отлично подходит для пограничных слоев, работает при неблагоприятном градиенте давления, работает для сильных отрывных течений, струй и свободных слоев сдвига
Минусы : требуется больше времени для конвергенции, требуется много памяти, требуется разрешение сетки у стены, прогнозируется раннее и чрезмерное разделение
Использование : внутренние потоки, трубные потоки, струйные потоки, вихри
ω
kω
kωkϵ
kω
kω
Использование : внешняя аэродинамика, отдельные потоки, пограничные слои и неблагоприятные градиенты давления
kϵ
Итак, какая модель является наиболее подходящей?
kω
И не верьте мне на слово. В отчете « Аэродинамический анализ и оценка коэффициента аэродинамического сопротивления велосипедистов-гонщиков на время » используется модель SST. В этой статье сравниваются все результаты моделей турбулентности для аэродинамики велосипедистов и делается вывод о том, что модель SST дает наилучшие общие результаты. Я цитирую эти результаты, потому что по количеству и размерам Рейнольда велосипед подходит ближе всего к вашему случаю, для которого доступно множество исследований.
kϵkϵkϵ
Если у вас есть лучшие вычислительные ресурсы, перейдите на LES . Но я чувствую, что это не требуется в этом случае, и это может быть неуместно. У меня нет опыта работы с LES, поэтому я не могу комментировать.
Некоторые интересные ресурсы:
The FOAM house : если вы хотите изучать OpenFOAM шаг за шагом
Последние достижения в численном моделировании турбулентных течений
21st
Модели турбулентности и их применение в сложных потоках
Всего наилучшего!
Ура!