两层模型

两层模型可对 k 进行求解,但是预先根据到粘度主导近壁流体区域中的壁面的距离以代数方式指定 ε。 在 Simcenter STAR-CCM+ 中,此方法可用于标准 K-Epsilon 模型和可实现 K-Epsilon 模型。

对于两层模型,近壁耗散率简单地指定为:

1. EQUATION_DISPLAY
ε=k3/2lε
(1193)

其中:

根据 Jongen [307] 提出的建议,使用以下壁面接近指示器将两层公式与完整的双方程模型组合:

2. EQUATION_DISPLAY
λ=12[1+tanh(Red-Rey*A)]
(1194)

其中:

  • Red 为壁面距离雷诺数,由 Eqn. (1134) 给出。
  • Rey*模型系数,可定义两层公式的应用范围。
  • A 可确定壁面接近指示器的宽度,其定义导致 λ 的值在给定变化 ΔRey 的远场值的 1% 以内:
    3. EQUATION_DISPLAY
    A=|ΔRey|atanh0.98
    (1195)

    其中,ΔRey模型系数

然后,将 K-Epsilon 模型中的湍流粘度 μt|kϵ 与两层值混合,如下所示:

4. EQUATION_DISPLAY
μt=λμt|kϵ+(1λ)μ(μtμ)2layer
(1196)

其中:

模型变体

Simcenter STAR-CCM+ 中,可使用两层公式的三种变体:

模型变体 lε (μtμ)2layer
Wolfstein [317]
5. EQUATION_DISPLAY
cld[1-exp (-Red2cl  )]
(1197)
6. EQUATION_DISPLAY
0.42RedCμ1/4[1-exp (-Red70 )]
(1198)
Norris-Reynolds [312]
7. EQUATION_DISPLAY
cldRedRed+5.3
(1199)
8. EQUATION_DISPLAY
0.42RedCμ1/4[1-exp (-Red50.5 )]
(1200)
徐氏 [318]

(专门用于自然对流)

9. EQUATION_DISPLAY
8.8d1+10/yv*+5.15×10-2yv*1v2_/k
(1201)
10. EQUATION_DISPLAY
0.544yv*1+5.025×104yv*1.65
(1202)

其中:

  • cl=0.42Cμ-3/4
  • CμK-Epsilon 模型 — 模型系数中给出。
  • d 是与壁面的距离。
  • yv*=Redv2_k

    其中:

    v2_k=7.19×10-3Red-4.33×10-5Red2+8.8×10-8Red3

模型系数

Rey* ΔRey
60 10