流体分析深入解析：一方程与k-E模型

"本书详细介绍了FLUENT软件在流体分析和仿真实践中的应用，内容涵盖了一方程模型和k-E模型等湍流模型，以及FLUENT软件的操作流程。" 在流体动力学中，一方程模型是一种简化湍流模拟的方法，它基于连续性和雷诺平均 Navier-Stokes 方程。在介绍一方程模型之前，通常会给出无量纲化的连续性方程和雷诺方程，这两个方程描述了流体的流动特性。一方程模型通过建立端动能(k)的输运方程，并将动态粘度(μ)表示为k的函数，从而封闭方程组。k的输运方程包括瞬态项、对流项、扩散项、产生项和耗散项，这些项共同决定了k的演化。 然而，确定模型中的普朗特数(Pr)和其他经验常数如CD、G等是模型应用中的关键问题，这使得一方程模型在实际应用中面临挑战。因此，尽管一方程模型简化了计算复杂性，但其适用范围受到限制。 为了克服这些局限性，k-E模型应运而生，它是基于一方程模型的双方程模型。k-E模型引入了湍动能耗散率(ε)的概念，ε描述了湍动能如何转化为更小尺度的涡结构。ε的方程与k的方程一起构成了k-ε模型的核心。标准k-ε模型由Launder和Spalding在1972年提出，其中ε通过k的梯度计算得出，动态粘度可以通过k和ε的函数关系来表达。这个模型被广泛应用于工业和学术领域的流体流动模拟。 FLUENT是一款广泛应用的商业CFD软件，它支持多种湍流模型，包括k-ε模型。书中详细介绍了FLUENT的前处理、求解设置、后处理等步骤，以及如何利用该软件进行各种类型的流体分析，如传热分析、多相流、化学反应等。这本书适用于不同专业背景的研究生和本科生作为计算流体力学的学习资料，同时也适合相关领域的专业技术人员参考。 通过本书的学习，读者不仅可以掌握基础的流体分析理论，还能通过实例了解如何在FLUENT中设置和求解复杂的流体流动问题，为解决实际工程问题提供有力工具。