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1.1.3 层流和湍流
流体流动状态主要有两种形式,即层流和湍流。在许多中文文献中,湍流也被称为紊流。层流是指流体在流动过程中两层之间没有相互混掺,而湍流是指流体不处于分层流动状态。一般说来,湍流是普通的,而层流则属于个别情况。层流与湍流的判断标准为雷诺数。
对于圆管内流动,当Re≤2300时,管流一定为层流;Re为8000~12000时,管流一定为湍流;当2300<Re<8000时,流动处于层流与湍流间的过渡区。
因为湍流现象是高度复杂的,所以至今还没有一种方法能够全面、准确地对所有流动问题中的湍流现象进行模拟。在涉及湍流的计算中,都要对湍流模型的模拟能力及计算所需系统资源进行综合考虑后,再选择合适的湍流模型进行模拟。
Fluent中采用的湍流模拟方法包括Spalart-Allmaras模型、Standard k-epsilon模型、RNG(重整化群)k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM(Reynolds Stress Model,雷诺应力模型)和LES(Large Eddy Simulation,大涡模拟)。
具体的湍流模型如何选取则需基于所分析的物理过程,实际仿真过程中可以选取不同的湍流模型进行无关性验证计算,进而确定最优的湍流模型。