湍流热通量建模

温度通量模型使用湍流热通量的代数公式来替代能量方程中的 Boussinesq 近似。在 Simcenter STAR-CCM+ 中,此方法可用于标准 K-Epsilon 低雷诺数模型。

能量方程中热通量的典型定义基于 Boussinesq 近似,其中假设热通量与湍流涡粘度成正比。对于浮力主导的情况或非常靠近壁面的位置,此假设不适用。由 Kenjeres 等人 [346] 提出的补救方法为用湍流热通量本身的代数公式替代 Boussinesq 近似。此公式是雷诺应力各向异性和温度变化的函数,需要为其求解额外的传输方程。代数热通量(或温度通量)模型的性能与近壁湍流行为的正确近似有很大关系,因此需要低雷诺数湍流模型。

1. 温度通量模型参考
理论 请参见理论指南 - RANS 湍流传热
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 温度通量模型
要求
  • 空间轴对称二维三维
  • 时间隐式非稳态PISO 非稳态稳态
  • 材料气体液体
  • 流体: 分离流耦合流体
  • 可选模型分离流体温度分离流体焓耦合能量
  • 状态方程恒密度
  • 粘滞态湍流
  • 湍流雷诺平均纳维-斯托克斯
  • 雷诺平均湍流K-Epsilon 湍流
  • K-Epsilon 湍流模型标准 K-Epsilon 低雷诺数
  • 壁面处理全 y+ 壁面处理低 y+ 壁面处理
  • 可选模型重力
  • 可选模型Boussinesq 模型
属性 请参见湍流热通量属性
激活 初始条件
  • 温度变化
请参见初始条件
边界输入
  • 温度变化
请参见边界设置
区域输入
  • 温度变化源选项
请参见区域设置
求解器
  • 温度通量求解器
请参见温度通量求解器属性
场函数
  • 温度变化
请参见场函数

湍流热通量属性

对流
控制对流格式。
  • 一阶:选择一阶迎风对流格式。
  • 二阶:选择二阶迎风对流格式。
Ctu0
系数 ,请参见 Eqn. (1345)Ctu0
Ctu1
系数 ,请参见 Eqn. (1345)Ctu1
Ctu2
系数 ,请参见 Eqn. (1345)Ctu2
Ctu3
系数 ,请参见 Eqn. (1345)Ctu3
Ctu4
系数 ,请参见 Eqn. (1345)Ctu4
R
湍流与热的时间尺度比 ,请参见 Eqn. (1350) 和 [eqnlink]。R
二阶梯度
忽略或包括用于扩散的边界二阶梯度和/或网格面上的内部二阶梯度。
  • 打开:包括两个二阶梯度。
  • 关闭:排除两个二阶梯度。
  • 仅限内部:仅包括内部二阶梯度。
  • 仅限边界:仅包括边界二阶梯度。
Sigma_Theta2
系数 σθ2,请参见 Eqn. (1347)
θ2 最小值
已传输变量 θ2_ 允许的最小值。适当的值是一个大于计算机最小浮点数的较小数值。

初始条件

温度通量模型要求温度变化 θ2_ 作为初始条件。可直接输入相应的值。

温度变化
直接指定 θ2_ 的标量分布值。

边界设置

流入和流出边界
温度变化
直接指定 θ2_ 的标量分布值。

区域设置

应用于流体区域。

温度变化源选项
控制是否要应用温度变化源。
方法对应的物理值节点
停用无。
激活
温度变化源
直接指定 θ2_ 的源的标量分布值。

温度通量求解器属性

亚松弛因子
每次迭代时,控制新计算的求解取代旧求解的范围。默认值为 0.8。有关理论背景,请参见 Eqn. (920)
亚松弛因子跃升
通过温度通量求解器 > 亚松弛因子跃升节点可设置和控制亚松弛的线性跃升。有关详细信息,请参见亚松弛因子跃升参考
AMG 线性求解器
通过温度通量求解器 > AMG 线性求解器节点可设置湍流求解器的代数多重网格参数。有关详细信息,请参见代数多重网格AMG 线性求解器属性
冻结重构
开启时,Simcenter STAR-CCM+ 不会在每次迭代时更新重构梯度,而是使用上一次迭代更新的梯度。激活保留临时储存与此属性结合使用。默认情况下,此属性处于关闭状态。
归零重构
开启时,求解器在下一次迭代时会将重构梯度设为零。此操作意味着,用于迎风的面值 (Eqn. (905)) 以及用于计算网格单元梯度的面值(Eqn. (917)Eqn. (918))将变为一阶估计值。默认情况下,此属性处于关闭状态。如果开启此属性之后关闭它,则求解器将在下一次迭代时重新计算梯度。
冻结求解器
开启时,求解器在迭代过程中不更新任何物理量。该选项默认情况下关闭。这是一个调试选项,由于缺少储存,它可能导致不可恢复的错误和错误的求解。有关详细信息,请参见有限体积求解器参考
保留临时储存
开启时,Simcenter STAR-CCM+ 将保留求解器在迭代期间生成的额外场数据。保留的特定数据取决于求解器,且在后续迭代期间可用作场函数。默认情况下关闭

场函数

温度变化
表示 Eqn. (1347) 中 的标量场。θ2_