1、解決湍流的模型總計就是那幾個方程，Fluent又從工程和數值的角度進行了整理，下面就是這些湍流模型的詳細說明。FLUENT 提供了以下湍流模型：·Spalart-Allmaras 模型·k-e 模型標準k-e 模型Renormalization-group (RNG) k-e模型帶旋流修正k-e模型·k-模型標準k-模型壓力修正k-模型雷諾茲壓力模型大漩渦模擬模型幾個湍流模型的比較：從計算的角度看Spalart-Allmaras模型在FLUENT中是最經濟的湍流模型，雖然只有一種方程可以解。由于要解額外的方程，標準k-e模型比Spalart-Allmaras模型耗

2、費更多的計算機資源。帶旋流修正的k-e模型比標準k-e模型稍微多一點。由于控制方程中額外的功能和非線性，RNGk-e模型比標準k-e模型多消耗1015%的CPU時間。就像k-e模型，k-模型也是兩個方程的模型，所以計算時間相同。比較一下k-e模型和k-模型，RSM模型因為考慮了雷諾壓力而需要更多的CPU時間。然而高效的程序大大的節約了CPU時間。RSM模型比k-e模型和k-模型要多耗費5060%的CPU時間，還有1520%的內存。除了時間，湍流模型的選擇也影響FLUENT的計算。比如標準k-e模型是專為輕微的擴散設計的，然而RNG k-e模型是為高張力引起的湍流粘度降低而設計的。這就是RNG模

3、型的缺點。同樣的，RSM模型需要比k-e模型和k-模型更多的時間因為它要聯合雷諾壓力和層流。概念：1.雷諾平均：在雷諾平均中，在瞬態N-S方程中要求的變量已經分解為時均常量和變量。相似的，像壓力和其它的標量這里表示一個標量如壓力，動能，或粒子濃度。2. Boussinesq逼近從雷諾壓力轉化模型：利用Boussinesq假設把雷諾壓力和平均速度梯度聯系起來：Boussinesq假設使用在Spalart-Allmaras模型、k-e模型和k-模型中。這種逼近方法好處是對計算機的要求不高。在Spalart-Allmaras模型中只有一個額外的方程要解。k-e模型和k-模型中又兩個方程要解。Bous

4、sinesq假設的不足之處是假設ut是個等方性標量，這是不嚴格的。2 / 91Spalart-Allmaras 模型（1equ）：方程是：這里Gv是湍流粘度生成的，Yv是被湍流粘度消去，發生在近壁區域。S是用戶定義的。注意到湍流動能在Spalart-Allmaras沒有被計算，但估計雷諾壓力時沒有被考慮。特點：1）. Spalart-Allmaras 模型是設計用于航空領域的，主要是墻壁束縛流動，而且已經顯示出和好的效果。2）。在原始形式中Spalart-Allmaras 模型對于低雷諾數模型是十分有效的，要求邊界層中粘性影響的區域被適當的解決。3）。不能依靠它去預測均勻衰退，各向同性湍流。還

5、有要注意的是,單方程的模型經常因為對長度的不敏感而受到批評，例如當流動墻壁束縛變為自由剪切流。2k-e模型（2equ）：2.1、標準k-e模型的方程湍流動能方程k，和擴散方程e：方程中Gk表示由層流速度梯度而產生的湍流動能，計算方法在10.4.4中有介紹。Gb是由浮力產生的湍流動能，10.4.5中有介紹，YM由于在可壓縮湍流中，過渡的擴散產生的波動，10.4.6中有介紹，C1，C2，C3，是常量，k和e是k方程和e方程的湍流Prandtl數，Sk和Se是用戶定義的。特點：標準k-e模型自從被Launder and Spalding提出之后，就變成工程流場計算中主要的工具了。適用范圍廣、經濟、合

6、理的精度，這就是為什么它在工業流場和熱交換模擬中有如此廣泛的應用了。它是個半經驗的公式，是從實驗現象中總結出來的。2.2、RNG k-e模型（2equ）：RNG k-e 模型的方程Gk是由層流速度梯度而產生的湍流動能，10.4.4介紹了計算方法，Gb是由浮力而產生的湍流動能，10.4.5介紹了計算方法，YM由于在可壓縮湍流中，過渡的擴散產生的波動，10.4.6中有介紹，C1，C2，C3，是常量，ak和ae是k方程和e方程的湍流Prandtl數，Sk和Se是用戶定義的。RNG和標準k-e模型的區別在于：這里特點：RNG k-e模型來源于嚴格的統計技術。它和標準k-e模型很相似，但是有以下改進：&

7、#183;RNG模型在e方程中加了一個條件，有效的改善了精度。·考慮到了湍流漩渦，提高了在這方面的精度。·RNG理論為湍流Prandtl數提供了一個解析公式，然而標準k-e模型使用的是用戶提供的常數。·然而標準k-e模型是一種高雷諾數的模型，RNG理論提供了一個考慮低雷諾數流動粘性的解析公式。這些公式的效用依靠正確的對待近壁區域這些特點使得RNG k-e模型比標準k-e模型在更廣泛的流動中有更高的可信度和精度。1. 帶旋流修正的 k-e模型（2equ）：帶旋流修正k-e模型的方程在方程中，Gk是由層流速度梯度而產生的湍流動能，10.4.4介紹了計算方法，Gb是由浮

8、力而產生的湍流動能，10.4.5介紹了計算方法，YM由于在可壓縮湍流中，過渡的擴散產生的波動，10.4.6中有介紹， C2，C1e是常量，k和e是k方程和e方程的湍流Prandtl數，Sk和Se是用戶定義的。特點：帶旋流修正的 k-e模型和RNG k-e模型都顯現出比標準k-e模型在強流線彎曲、漩渦和旋轉有更好的表現。由于帶旋流修正的 k-e模型是新出現的模型，所以現在還沒有確鑿的證據表明它比RNG k-e模型有更好的表現。但是最初的研究表明帶旋流修正的 k-e模型在所有k-e模型中流動分離和復雜二次流有很好的作用。帶旋流修正的 k-e模型的一個不足是在主要計算旋轉和靜態流動區域時不能提供自然

9、的湍流粘度。這是因為帶旋流修正的 k-e模型在定義湍流粘度時考慮了平均旋度的影響。這種額外的旋轉影響已經在單一旋轉參考系中得到證實，而且表現要好于標準k-e模型。由于這些修改，把它應用于多重參考系統中需要注意。3k-模型（2equ）：3.1、標準k-模型的方程在方程中，Gk是由層流速度梯度而產生的湍流動能。G是由方程產生的。Tk和T表明了k和的擴散率。Yk和Y由于擴散產生的湍流。，所有的上面提及的項下面都有介紹。Sk和Se是用戶定義的。特點：標準k-模型是基于Wilcox k-模型，它是為考慮低雷諾數、可壓縮性和剪切流傳播而修改的。Wilcox k-模型預測了自由剪切流傳播速率，像尾流、混合流

10、動、平板繞流、圓柱繞流和放射狀噴射，因而可以應用于墻壁束縛流動和自由剪切流動。3.2、剪切壓力傳輸（SST） k-模型（2equ）：SST K-流動方程：其方程：和方程中， 表示湍流的動能，為方程， ，分別代表k與的有效擴散項，分別代表k與的發散項。代表正交發散項。與用戶自定義。這個公式與標準K-模型不同，區別在于標準K-中，為一常數，而SST模型中，方程如下：其中： 特點：SST k-模型和標準k-模型相似，但有以下改進：·SST k-模型和k-e模型的變形增長于混合功能和雙模型加在一起。混合功能是為近壁區域設計的，這個區域對標準k-模型有效，還有自由表面，這對k-e模型的變形有效

11、。·SST k-模型合并了來源于方程中的交叉擴散。·湍流粘度考慮到了湍流剪應力的傳波。·模型常量不同這些改進使得SST k-模型比標準k-模型在在廣泛的流動領域中有更高的精度和可信度。四雷諾壓力模型（RSM）：雷諾應力流動方程：在這些項中，不需要模型，而需要建立模型方程使方程組封閉特點：由于RSM比單方程和雙方程模型更加嚴格的考慮了流線型彎曲、漩渦、旋轉和張力快速變化，它對于復雜流動有更高的精度預測的潛力。但是這種預測僅僅限于與雷諾壓力有關的方程。壓力張力和耗散速率被認為是使RSM模型預測精度降低的主要因素。RSM模型并不總是因為比簡單模型好而花費更多的計算機資源。但是要考慮雷諾壓力的各向異性時，必須用RSM模型。例如颶風流動、燃燒室高速旋轉流、管道中二次流。五大渦模擬：傳統的流場計算方法是用N-S方程，即RANS法，在此方法制，所有的湍流流場都可以模擬，其結果可保存。理論上，LES法處于DNS與RANS之間，大尺寸漩渦用LES法，而小尺寸的漩渦用RANS方程求解，使用LES法的原則如下：（1）動量，質量，能量主要由大尺寸漩渦傳輸