исельного моделювання может знізіті витрати на експеримент і прототипів обладнання. У ціх моделях турбулентності Важлива поясніті природу коливання вокруг Середнев потоку. Це включено в модуль теплообміну як осредненному за Рейнольдсом рівнянь Нав'є-Стокса (РАПН).
Рівняння Нав'є-Стокса опісують основні явіща транспорту масі та імпульсу. ЦІ Рівняння могут буті вікорістані для моделювання турбулентного потоку, хоча це требует Великої кількості елементів, щоб захопіті всю дінаміку потоку.
Для замикання усередненіх за Рейнольдсом рівнянь Нав'є-Стокса вікорістовується сукупність напівемпірічніх СПІВВІДНОШЕНЬ, в тому чіслі и диференціальних рівнянь, звання моделлю турбулентності. Запитання замикання системи рівнянь вірішуються на різному Рівні складності, что зумовлює велику різноманітність напівемпірічніх моделей турбулентності - від порівняно простих моделей нульового порядку, до моделей з кількома Додатковий рівняннямі перенесенню.
МОДЕЛІ турбулентності класіфікують за числом диференціальних рівнянь, что вводяться в систему на додаток до основних рівнянь руху та теплопереносу. Збільшення числа рівнянь Тягном за собою Залучення додаткової информации емпірічного характером для визначення Коефіцієнтів, кореляційніх функцій, а це в свою черго, зніжує універсальність моделі, дозволяючі Їй опісуваті лишь Деяк клас турбулентності рухів.
Диференціальні моделі базуються на Основі рівнянь переносу інших моментів, зокрема Рівняння переносу кінетічної ЕНЕРГІЇ турбулентності и компонент тензора рейнольдсовскіх напружености. Возможности для обґрунтованого встановлення зв'язків между невідомімі членами и характеристиками середньої течії віявіліся й достатньо різноманітнімі, что прізвело до розробки великого числа моделей подібного роду.
Наведені нижчих моделі застосовуються в різніх інженерніх розрахунках залежних від необхідної точності. Практично всі смороду реалізовані в СУЧАСНИХ програмах розрахунку гідродінамічніх течій, таких як Fluent, CFX, OpenFOAM, COMSOL Multiphysics.
. Модель Буссінеска (Boussinesq). Рівняння Нав є - Стокса превратилась до увазі, в якому додано Вплив турбулентної в язкості.
. Модель Спаларта-Альмарас. У даній моделі розв язується Одне Додаткове Рівняння переносу коефіцієнта турбулентної в язкості.
3. k-? модель. Рівняння руху превратилась до увазі, в якому додано Вплив флуктуації середньої швідкості. У даній моделі розв'язується дві Додатковий Рівняння для транспорту кінетічної ЕНЕРГІЇ турбулентності и транспорту дісіпації турбулентності.
4. k-? модель. Схожа на попередня, но вместо Рівняння дісіпації розв'язується Рівняння для швідкості дісіпації турбулентної ЕНЕРГІЇ.
. Модель напружености Рейнольдса. У рамках усередненіх за Рейнольдсом рівнянь (RANS) вірішується сім Додатковий рівнянь для транспорту напружености Рейнольдса.
. Метод великих віхорів (LES, Large Eddy Simulation). Займає проміжне положення между моделями, что Використовують осереднених Рівняння Рейнольдса и DNS. Розв'язуються для великих Утворення в рідіні. Вплив віхорів менше, чем розміри осередку розрахункової сітки, заміняється емпірічнімі моделями.
. Пряме чисельного моделювання (DNS, Direct Numerical Simulation). Додатковий рівнянь немає. Вірішуються нестаціонарні Рівняння Нав'є - Стокса з очень дрібнім кроком за годиною, на дрібній просторової сітці.
k -? турбулентності модель одна з найбільш Поширеними моделей для індустріальніх Додатків. Модуль Хімічної Інженерії (Chemical Engineering Module) та Модуль передачі тепла (General Heat Transfer) містять стандартні k -? модель. Остання вікорістовувалася для розв язання поставленої задачі. Ця двопараметричних модель представляет собою Рівняння Нав'є-Стокса, а так само дві додаткові Рівняння переносу и две залежні змінні: кінетічну Енергію турбулентності (turbulence kinetic energy), k , и ШВИДКІСТЬ дісіпації турбулентності (dissipation rate of turbulence energy), ? , вместо Рівняння для масштабом турбулентності.
У режімі k -? моделі турбулентності пріпускається, что потік нестіслівій І що рідина ньютонівська.
Основою для АНАЛІЗУ потоку Рідини є число Рейнольдса:
(2.23)
де U позначає масштаб швідкості, L позначає характерну Довжину. Число Рейнольдса представляет собою співвідношення между інерційнімі и в язкімі силами. При низьких числах Рейнольдса, в язкі сили домінують І, як правило, гасячи всі Порушення, что приводити до ламінарного потоку. ...
