湍流位置

苏淮南

模拟湍流时，湍流是只会出现在管道边界层处吗，我看边界处要加密并且设置壁面边界函数，不管是管道还是车辆都只在壁面处加密，所以说湍流只会从现在带有壁面函数或者有扰动的位置吗，远离壁面出，没有扰动即使雷诺数很大也不会出现湍流吧

周华

管道湍流可以有两个来源：一个是来流中自带的湍流，一个是管道壁面流动转捩生成的湍流。壁面加密网格并且加壁面函数的做法本来是来源于平板边界层计算，转用于管道流也无不可，但是管道流可以分为入口段和湍流充分发展段——入口段一般是边界层流动从层流到湍流的转捩段，转捩段后面就是湍流充分发展段。与外流不同的是，管道流动的充分发展段中，湍流旋涡充满整个流场，不存在没有湍流的外流区域（除非管道直径异常大）。另外数值模拟中在壁面附近加密网格的目的也是捕捉局部流场的结构，比如不采用壁面函数的时候，要求捕捉到粘性底层，相应的要求底层网格Y+小于等于1；采用壁面函数时需要能捕捉到对数层，相应的要求Y+在30到500之间等等。

苏淮南

请问老师，但是只有壁面附近才进行了局部加密，如果说是管道后面的湍流充分发展段没有局部加密，还怎么捕捉湍流涡呢。
还有一个疑问一直没搞明白  没有湍流模型，都是直接求解NS方程，如果加了湍流模型和壁面函数，局部加密后可捕捉壁面湍流，整个系统中加入湍流模型后求解是怎么发现哪些地方是应该直接求解哪些地方是利用湍流方程求解呢，难道求解时预先判断了哪些地方是湍流区了吗

苏淮南

周华 发表于 2019-7-24 21:03
管道湍流可以有两个来源：一个是来流中自带的湍流，一个是管道壁面流动转捩生成的湍流。壁面加密网格并且加 ...

请问老师，但是只有壁面附近才进行了局部加密，如果说是管道后面的湍流充分发展段没有局部加密，还怎么捕捉湍流涡呢。
还有一个疑问一直没搞明白  没有湍流模型，都是直接求解NS方程，如果加了湍流模型和壁面函数，局部加密后可捕捉壁面湍流，整个系统中加入湍流模型后求解是怎么发现哪些地方是应该直接求解哪些地方是利用湍流方程求解呢，难道求解时预先判断了哪些地方是湍流区了吗

周华

湍流计算大致分直接数值模拟（DNS）、大涡模拟（LES）和湍流模式理论。DNS是直接模拟湍流，不需要加湍流方程，但是它的网格是全流场加密，而不仅仅是在壁面附近加密。LES则是对大尺度旋涡进行直接模拟，对小尺度旋涡进行模式化处理。湍流模式理论则是一种平均方法，对于流场要做一个时间平均（或系综平均），然后把湍流的一些宏观量比如湍动能k和湍动能耗散率e当作独立参数进行求解（其控制方程即所谓湍流方程）。所以，DNS不需要事先判断哪里有湍流，直接算就可以了。LES需要判断一下小涡的尺度，即到底在多小的尺度上湍涡才可以被视作各向同性，并可以用湍流模型进行处理。湍流模式理论则需要事先对流场有个判断，比如根据已有的理论我们知道湍流边界层有更细致的结构，要捕捉这些结构就需要更精细的网格等等。现在还有一种混合算法，即把LES和湍流模式理论混用，在旋涡比较多的地方用LES算，在旋涡比较少的地方用湍流模式理论，这样既可以得到LES的高精度，又保留了湍流模式理论的高效率，所以近几年可以说比较流行，很多商业软件（比如FLUENT等）也都把这种混合算法加进了他们的软件。大体情况就是这样。