[转载-FLUENT学习]流动仿真计算时湍流模型的选择

转自新浪博客《闲谈CFD（6）——FLUENT中常用的湍流模型》。以下为转载内容

本文内容摘自《精通CFD工程仿真与案例实战》。实际上也是帮助文档的翻译，英文好的可直接参阅帮助文档。

FLUENT中的湍流模型很多，有单方程模型，双方程模型，雷诺应力模型，转捩模型等等。这里只针对最常用的模型。

1、湍流模型描述

模型	描述
Spalart-Allmaras	单方程模型，直接解出修正过的湍流粘性，用于有界壁面流动的航空领域（需要较好的近壁面网格）尤其是绕流过程；该模型也可用于粗网格。
Standard k-e	双方程模型。是默认的k-e模型，系数由经验公式给出。只对高Re的湍流有效，包含粘性热、浮力、压缩性等选项
RNG k-e	标准k-e模型的变形，方程和系数来自解析解。在e方程中改善了模拟高应变流动的能力； 用来预测中等强度的旋游和低雷诺数流动
Realizable k-e	标准k-e模型的变形。用数学约束改善模型的性能。能用于预测中等强度的旋流
Standard k-w	两个输运方程求解k与w。对于有界壁面和低雷诺数流动性能较好，尤其是绕流问题；包含转捩。自由剪切和压缩性选项
SST k-w	标准k-w模型的变形。使用混合函数将标准k-e模型与k-w模型结合起来，包含了转捩和剪切选项
Reynolds Stress	直接使用输运方程来解出雷诺应力，避免了其它模型的粘性假设，模拟强旋流相比其它模型有明显优势

2、湍流模型的选择

模型	用法
Spalart Allmaras	计算量小，对一定复杂的边界层问题有较好的效果 计算结果没有被 广泛的测试，缺少子模型 典型的应用场合为航空领域的绕流模拟
Standard k-e	应用多，计算量适中，有较多数据积累和比较高的精度 对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效果欠佳 一般工程计算都使用此模型，其收敛性和计算精度能满足一般的工程计算要求，但模拟旋流和绕流时有缺陷
RNG k-e	能模拟射流撞击、分离流、二次流和旋流等 中等复杂流动 受到涡旋粘性同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型
Realizable k-e	和RNG基本一致，还可以更好的模拟圆形射流 受到涡旋粘性同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型
Stand k-w	对于壁面边界层，自由剪切流，低雷诺数流动性能较好。适合于存在逆压力梯度时的边界层流动，分离与转捩
SST k-w	基本与标准k-w模型相同。由于对壁距离依赖性较强，因此不太适合于自由剪切流
Reynolds Stress	是最复杂的RANS模型。避免了同性的涡粘性假设。占用较多的CPU时间和内存。收敛较难。对于复杂3D流动适用（如弯曲管道、旋转、旋流燃烧、旋风），尤其是强旋流运动。