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2024-10-25

B2.4 Navier Stokes mediato da Reynolds - RANS/URANS

I modelli RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) sono ampiamente utilizzati nel campo dell'ingegneria del vento e modellano la turbolenza su tutte le scale di lunghezza. L'approccio di base consiste nel suddividere la velocità in una media e una fluttuazione turbolenta. Le incognite aggiuntive risultanti vengono "chiuse" mediante mediazione ed equazioni supplementari. Nella famiglia RANS si distingue tra modelli algebrici semplici, che trattano la turbolenza come viscosità vorticosa locale, e i modelli a una o due equazioni, più comunemente usati. Questi ultimi risolvono equazioni di trasporto aggiuntive per l'energia cinetica e il tasso di dissipazione. Approcci più complessi, come i metodi delle sollecitazioni di Reynolds anisotropi, sono meno comunemente usati nella pratica.

I modelli a due equazioni, in particolare il modello k-ε e le sue varianti, così come il metodo k-ω o SST (Shear Stress Transport), sono i più utilizzati grazie al loro compromesso bilanciato tra impegno computazionale, qualità del risultato e complessità di calibrazione. I modelli RANS classici cercano l'equilibrio stazionario del problema turbolento e possono essere applicati anche in due dimensioni spaziali, a differenza dei metodi LES, se il problema lo consente.

Per tenere conto dei cambiamenti temporali, sono state sviluppate le varianti URANS (Unsteady RANS), introducendo un termine transitorio con passi di tempo variabili. Tuttavia, questo approccio richiede una particolare cautela, poiché la media implicita su tutte le scale temporali rende difficile valutare l'accuratezza temporale e può sopprimere gli effetti non stazionari.