本构关系

本构关系描述应力张量和用于 Boussinesq 近似的平均应变率之间的关系。

默认情况下,Boussinesq 近似表示线性本构关系。通过添加应变和涡旋张量的非线性函数,非线性本构关系可以考虑湍流各向异性。对于 Simcenter STAR-CCM+ 中的 SST (Menter) K-Omega 模型,提供了二次和三次本构关系。三次本构关系衍生自雷诺应力模型,因此表示显式代数雷诺应力模型 (EARSM):

本构关系 公式
二次 [325]
1. EQUATION_DISPLAY
TRANS,NL=-2μt0.04645(OSSO)
(1241)
三次 [322][327]
2. EQUATION_DISPLAY
TRANS,NL=ρk[β3(W*W*13IIΩI)+β4(S*W*W*S*)+β6(S*W*W*+W*W*S*IIΩS*23IVI)]
(1242)

其中:

  • ρ 为密度。
  • I 为单位张量。
  • β3β4β6模型系数
SEqn. (1130) 给出的应变率张量,S* 由以下公式给出:
3. EQUATION_DISPLAY
S*=1β*ωS
(1243)

其中,β*K-Omega 模型 — 模型系数中给出。

WEqn. (1132) 给出的涡旋张量,W* 由以下公式给出:
4. EQUATION_DISPLAY
W*=1β*ωW
(1244)

且:

5. EQUATION_DISPLAY
O=W(SW)(SW)
(1245)
6. EQUATION_DISPLAY
IIΩ=W*:W*T
(1246)
7. EQUATION_DISPLAY
IV=S*W*W*
(1247)

对于动量方程 Eqn. (665),应力张量 TRANS 定义如下:

8. EQUATION_DISPLAY
TRANS=TRANS,L+TRANS,NL
(1248)

其中,TRANS,LEqn. (1147) 给出。

湍流粘度关系

应用线性或二次本构关系时,SST (Menter) K-Omega 模型的湍流粘度由 Eqn. (1207) 给出。对于三次本构关系,μt 计算如下:

9. EQUATION_DISPLAY
μ t = C μ β * ρ k T
(1249)

系数 Cμ 通过以下公式获得:

10. EQUATION_DISPLAY
Cμ=12(β1+IIΩβ6)
(1250)

其中,β1β6模型系数

模型系数

系数 βi 由以下公式给出:

11. EQUATION_DISPLAY
β1=N(2N27IIΩ)Q
(1251)
12. EQUATION_DISPLAY
β3=12IVNQ
(1252)
13. EQUATION_DISPLAY
β4=2(N22IIΩ)Q
(1253)
14. EQUATION_DISPLAY
β6=6NQ
(1254)
15. EQUATION_DISPLAY
Q=56(N22IIΩ)(2N2IIΩ)
(1255)

其中,N 由以下公式给出:

16. EQUATION_DISPLAY
N={A33+P1+P23+sign(P1P2)|P1P2|3for  P20A33+2P12P26cos[13cos-1(P1P12P2)]for  P2<0
(1256)

其中:

17. EQUATION_DISPLAY
P1=A3(A3227+920IIS23IIΩ)
(1257)
18. EQUATION_DISPLAY
P2=P12(A329+910IIS23IIΩ)3
(1258)
19. EQUATION_DISPLAY
A3=95+942.2max(1+β1eqIIS,0)
(1259)
20. EQUATION_DISPLAY
β1eq=65(8120(8120)22IIΩ)
(1260)
21. EQUATION_DISPLAY
IIS=S*:S*T
(1261)