SST K-Omega DES

SST K-Omega 分离涡模型将边界层中 SST K-Omega RANS 模型的功能与非稳态分离区域中的大涡模拟 (LES) 的功能相结合。

通过修改湍动能传输方程中的耗散项可获得 SST K-Omega 模型的 DES 公式。

DDES 公式

根据 Menter 和 Kuntz 的 [360]Eqn. (1215) 中的单位耗散率 ω 被替换为 ω˜,其中:

1. EQUATION_DISPLAY
ω˜=ωϕ
(1429)

ϕ 定义如下:

2. EQUATION_DISPLAY
ϕ=max(lratioF,1)
(1430)

长度尺度比 lratio 计算如下:

3. EQUATION_DISPLAY
lratio=lRANSlLES
(1431)
4. EQUATION_DISPLAY
lRANS=kfβ*β*ω
(1432)
5. EQUATION_DISPLAY
lLES=CDESΔ
(1433)

其中:

F 定义为:

6. EQUATION_DISPLAY
F=1-F2
(1434)

其中,F2 为由 Eqn. (1214) 给出的混合函数。

对于 ϕ=1 ,恢复 RANS 求解,而对于 ϕ>1 ,该求解趋向于 LES 定义。

模型系数 CDES 对获取自 K-Omega SST 模型 [365] 的 K-Epsilon 和 K-Omega 分支的独立标定的值进行混合,按如下方式进行计算:

7. EQUATION_DISPLAY
CDES=CDES,k-ωF1+CDES,k-ε(1-F1)
(1435)

其中:

IDDES 公式

对于基于 Shur 等人提出的[361] 的 IDDES 公式,Eqn. (1215) 中的单位耗散率 ω 将替换为 ω˜,定义如下:

8. EQUATION_DISPLAY
ω˜=klHYBRIDfβ*β*
(1436)

其中:

9. EQUATION_DISPLAY
lHYBRID= f˜d(1+ fe)lRANS+(1- f~d)CDESΔIDDES
(1437)

长度尺度计算中引入了另外两个函数来增加壁面建模的 LES (WMLES) 功能,即混合函数 fB 和所谓的“提升”函数 fe

10. EQUATION_DISPLAY
fB=min[2exp(-9α2),1]
(1438)
11. EQUATION_DISPLAY
α=0.25-dΔ
(1439)
12. EQUATION_DISPLAY
fe=max[(fe1-1),0]ψfe2
(1440)
13. EQUATION_DISPLAY
fe1={(2exp(-11.09α2)   if α02exp(-9α2)   if α<0)
(1441)
14. EQUATION_DISPLAY
fe2=1-max(ft,fl)
(1442)
15. EQUATION_DISPLAY
ft=tanh[(Ct2rdt)3]
(1443)
16. EQUATION_DISPLAY
fl=tanh[(Cl2rdl)10]
(1444)
17. EQUATION_DISPLAY
rdt=νtv:vTκ2d2
(1445)
18. EQUATION_DISPLAY
rdl=νv:vTκ2d2
(1446)

其中:

fe 公式中引入低雷诺数校正函数 ψ 与该函数在 DDES 的 LES 模式中的低雷诺数校正作用无关,纯属经验之谈。

模型的 WMLES 和 DDES 分支已使用修正版本的 DDES  fd 函数进行组合,如下所示:

19. EQUATION_DISPLAY
 f~d=max((1-fdt),fB)
(1447)

其中:

20. EQUATION_DISPLAY
fdt=1-tanh[(Cdtrdt)3]
(1448)

and Cdt模型系数

IDDES 模型也会使用网格长度尺度的修改版本 ΔIDDES,计算如下:

21. EQUATION_DISPLAY
ΔIDDES=min(max(0.15d,0.15Δ,Δmin),Δ)
(1449)

其中,Δmin 是所考虑的网格单元中心与相邻网格单元的网格单元中心之间的最小距离。

DES 模型系数

CDES,k-ω CDES,k-ε Cdt Cl Ct
0.78 0.61 20 5 1.87