k-ε模型的原理和應(yīng)用.doc

k-模型的原理和應(yīng)用學(xué)號(hào)：20903182 報(bào)告人：余江滔一、k -模型的原理k - 模型是兩方程湍流模型中最具代表性的，同時(shí)也是工程中應(yīng)用最為普遍的模式。湍流被稱為經(jīng)典力學(xué)的最后難題，原因在于湍流場(chǎng)通常是一個(gè)復(fù)雜的非定常、非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，流場(chǎng)中充滿著各種大小不同的渦結(jié)構(gòu)。整個(gè)湍流場(chǎng)的特性都取決于這些渦結(jié)構(gòu)的不斷產(chǎn)生、發(fā)展和消亡，同時(shí)，這些渦結(jié)構(gòu)之間又不斷發(fā)生著復(fù)雜的相互作用，這就使得對(duì)湍流現(xiàn)象的理解、描述和控制變得十分困難。 對(duì)于單相流動(dòng)，科學(xué)界已經(jīng)有較為成熟的湍流封閉模型。k - 模型包括RNG k - 模型和標(biāo)準(zhǔn)k - 模型等，下面簡(jiǎn)要介紹一下。 1、RNG k -模型湍流產(chǎn)生和消散的傳輸模型和k -模型的一樣，只是模型常量不一樣。原來(lái)的定真由函數(shù)代替。式中2、標(biāo)準(zhǔn) k -模型雙方程模型把紊流粘性與紊動(dòng)能 和耗散率k 相聯(lián)系，建立起它們與渦粘性的關(guān)系，這種模型在工程上被廣泛采納。 k 雙方程模型是由英國(guó)帝國(guó)學(xué)院Spalding教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于 1974 年提出的，后來(lái)被應(yīng)用界廣泛采納。k -模型假設(shè)湍流粘性和湍動(dòng)能及耗散率有關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)的k- 方程形式為：+=p- +(+)+=- +(+)=其中，k，分別為湍動(dòng)能和湍流耗散率，為湍動(dòng)能生成項(xiàng)，為湍流粘性系數(shù)，模型常數(shù)分別為：=1.44，=1.92，=1.3，=1.0，=0.09二、k -模型的應(yīng)用k -模型是目前應(yīng)用最廣泛的兩方程紊流模型。大量的工程應(yīng)用實(shí)踐表明，該模型可以計(jì)算比較復(fù)雜的紊流，比如它可以較好地預(yù)測(cè)無(wú)浮力的平面射流，平壁邊界層流動(dòng)，管流，通道流動(dòng)，噴管內(nèi)的流動(dòng)，以及二維和三級(jí)無(wú)旋和弱旋加流流動(dòng)等。但從定量結(jié)果來(lái)看，它還沒(méi)有比代數(shù)模型表現(xiàn)在出更明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著空化流動(dòng)理論和計(jì)算方法的發(fā)展，數(shù)值計(jì)算逐漸成為空化現(xiàn)象研究的有力手段。對(duì)于空化流動(dòng)這種復(fù)雜的湍流進(jìn)行模擬，湍流模型是一個(gè)重要方面。最初，人們廣泛采用了標(biāo)準(zhǔn)的k -模型，由于空化流動(dòng)中汽泡的生成和潰滅過(guò)程對(duì)湍流發(fā)展的影響,引起空化流動(dòng)中湍動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)和彌散項(xiàng)間的不平衡，這種模型并不能很好地模擬空化流動(dòng)。除了標(biāo)準(zhǔn)k -模型外還諸如RNGk -模型等多種改進(jìn)模型，這些模型在預(yù)測(cè)浮力影響、強(qiáng)旋