FLUENT湍流模拟设置详解：模型与壁面处理

"本资源主要介绍了FLUENT中湍流模拟的设置，涉及了不同的湍流模型选择，如Spalart-Allmaras、k-epsilon、k-ω、雷诺应力模型和大涡模拟。此外，还提到了在存在壁面的流动问题中，如何选择近壁处理方式，如标准壁面函数、非平衡壁面函数和双层区模型。文件还概述了计算流体动力学（CFD）的基本概念、思想、数值模拟与实验、理论分析之间的关系，以及CFD工作流程和基本步骤。" 在FLUENT中进行湍流模拟时，首先需要在粘性模型面板上激活相应的湍流模型。Spalart-Allmaras模型是一种单方程模型，适用于复杂几何形状和有分离流动的情况。k-epsilon模型基于两个独立的方程，分别描述湍动能k和耗散率epsilon，常用于外流问题。k-ω模型则用湍频ω替代epsilon，更适用于内流问题。如果选择k-epsilon模型，用户还需要进一步指定是采用标准模型、重整化群模型还是可实现模型。 对于包含壁面的流动问题，近壁处理方式的选择至关重要。标准壁面函数是基于壁面函数法，适用于低雷诺数流动。非平衡壁面函数考虑了壁面附近层流到湍流的转换过程，而双层区模型则区分了近壁区的层流和远壁区的湍流，提供更精确的壁面行为描述。 CFD，即计算流体动力学，是通过求解流体动力学控制方程，结合数值计算和图像显示来研究流体行为的学科。它可以预测各种物理现象，如传质、传热、相变和化学反应等。CFD的基本思想是将连续的物理量离散化，构建代数方程组并求解。数值模拟、实验和理论分析三者相辅相成，理论分析提供本质理解，实验提供直接观察，而数值模拟则在两者之间提供近似但经过验证的结果。 CFD的工作过程包括了输运方程的建立，如质量、动量和能量守恒方程，以及物理模型的选择，如湍流模型、燃烧模型、辐射、多相流和相变等。前处理阶段涉及物理模型设定、网格划分、材料属性和边界条件的设定。求解设置包括求解器的选择和求解参数的调整。最后，后处理阶段是对计算结果的可视化和分析。 CFD的基本步骤通常包括分析问题、确定计算域、建模、网格生成、设置求解条件、运行求解器和后处理。每个步骤都需要根据具体问题进行细致的考虑和调整，以确保模拟结果的准确性和可靠性。