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2024-10-25

B2.4 雷诺平均 Navier Stokes 方程 - RANS/URANS

雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 模型在风工程领域被广泛使用,并用于模拟所有长度尺度的湍流。基本方法包括将速度分为平均值和湍流波动。由此产生的附加未知量通过平均和补充方程被"封闭"。在RANS家族中,简单代数模型将湍流视为局部涡粘性,而更常用的是一方程或两方程模型。后者为动能和耗散率求解附加的输运方程。更复杂的方法,如各向异性雷诺应力方法,在实践中使用较少。

两方程模型,特别是k-ε模型及其变体,以及k-ω或SST(剪应力传输)方法,由于计算量、结果质量和校准复杂性之间的平衡,而被最广泛使用。传统的RANS模型寻求湍流问题的稳态平衡,并可以应用于二维空间问题,与LES方法不同,如果问题允许的话。

为了考虑时间变化,开发了不稳定RANS (URANS) 变体,引入了具有可变时间步长的瞬态项。然而,该方法需要特别注意,因为对所有时间尺度的隐式平均使得评估时间精度具有挑战性,并可能抑制非稳态效应。