湍流模拟：从零方程到雷诺应力模型

"湍流的模拟涉及多种模型，包括零方程模型、单方程模型、双方程模型和雷诺应力模型。这些模型旨在理解和模拟实际流体中的湍流现象，它们各自有不同的优缺点和适用范围。 零方程模型，如Boussinesq的湍流粘性理论和Prandtl的混合长度理论，通过平均速度场的局部梯度来近似雷诺应力，简化了计算，但适用范围有限，主要适用于简单工程问题。 单方程模型在零方程模型基础上增加了湍流动能方程，提高了适用性，能够较好地匹配实验数据，但仍然依赖于混合长度概念，特征长度的确定是个挑战。 双方程模型，特别是K-ε模型，通过两个方程来完全封闭湍流运动微分方程组，广泛应用于各种复杂流动模拟，但无法模拟强旋流动，并假设湍流的各向同性。 雷诺应力模型则不再采用湍流粘性假设，而是直接处理雷诺应力的微分方程，虽然更为复杂且仍在发展中，但提供了更直接的湍流模拟方法。 在学习和应用这些模型时，可以参考岑可法、樊建人的《燃烧流体力学》，周力行的《湍流两相流动和燃烧的理论与数值模拟》以及范维澄的《流动及燃烧的模型与计算》等书籍。考试中可能会涵盖湍流的基本认识，如N-S方程的非稳态性质，湍流尺度和强度的量化，以及湍流的旋涡结构分析，包括大尺度涡和小尺度涡的相互作用及其能量耗散过程。理解湍流的这些基本概念对于掌握各种湍流模型至关重要。"