10.11湍流流动模拟的求解策略与薄片状流动相比,湍流流动模拟在很多方面更加复杂。对于平均雷诺数方法,要为湍流量求解额外的方程。一旦平均数量和湍流量(tµ 、k 、ε 、ω和雷诺应力)的方程被结合成一个高度非线性型,获得湍流的收敛解要比获得薄片状流动的收敛解付出更多的计算量。LES模型,当具体到一个对亚网格比例粘性的代数模型时,需要一个在高质量网格下的瞬时解。湍流流动的结果的逼真度在很大程度上取决于采用的湍流模型。这里给出一些指导,使你能够提高你湍流流动模拟的质量。
10.11.1 网格的生成
当你为你的湍流流动模拟生成网格时务必遵循以下建议:考虑一个相似流动状态的任何资料或利用你本身的直觉,将流动描绘在你的脑子里,确定你想要模拟的流体中所期望的主要流动特征。生成一个能求解所期望的主要特征的网格如果流动是有壁面边界的,壁面会极大的影响流动,在生成网格时要格外小心。应该避免使用太好(对壁面函数方法)或太粗劣(对增强函数处理方法)的网格。详情参见10.9节。如果你需要更多关于网格生成的具体实现,可以参考阶梯流动网格生成源代码和网格生成程序。
10.11.2 精度
下面给出的建议有助于你的结果获得更好的精度:选择使用对流动中你所期望看到的突出特性更适合的湍流模型(见10.2节)。因为湍流流动中的平均数量与薄片状流动相比有更大的梯度,推荐为对流项使用高阶方案。如果你采用三角形或四面体网格,这一点显得尤为正确。注意,过多的数字扩散会影响解的精度,即使采用最精细的湍流模型。在一些含有进口边界的流动状态中,进口的下游流动受进口处的边界条件支配。在这种情况下,应当注意确信指定适度的实际边界值。如果你对如何处理进口边界感兴趣,可以查看动网格结构流动双向耦合和含动边界非定常流动的无网格法求解。
10.11.3 收敛性
收敛性在湍流模拟中至关重要,但要达到理想的收敛性并非易事。你需要仔细选择合适的求解器和湍流模型,并在网格生成和边界条件设定上格外注意。为了更好地理解和实现收敛性策略,可以参考网格策略文档和网格划分策略与网格质量检查。这些资源将为你提供详细的指导和具体的实现步骤,让你的湍流模拟更加精确和高效。
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