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使用ANSYS Fluent Spalart-Allmaras湍流模型进行引射器内流场数值模拟

2021年01月22日 CAE 阅读 843 views 次

Spalart-Allmaras是ANSYS Fluent中的一种湍流模型,通过Boussinesq逼近,中心问题是如何计算涡旋粘度,用来解决因湍流动粘滞率而修改的数量方程。湍流动能在Spalart-Allmaras模型中没有被计算。其模型方程为:

其中:

ν ̅为输送变量,与湍流运动粘度相同,G_v为湍流粘度的产生,Y_v为近壁面区域由于壁面堵塞和粘性阻尼而产生的湍流粘度的破坏。σ_ν ̅ 和C_b2是常量,ν是分子运动粘度。S_ν ̅ 是用户定义的源项。

Spalart-Allmaras模型是针对空气动力流动而建立的,专门为涉及壁面有界流动的航空航天应用而设计的,并已被证明对承受逆压力梯度的边界层有很好的效果。它在叶轮机械的应用中也越来越受欢迎。它没有对一般的工业流动进行校准,并且对一些自由剪切流动,特别是平面和圆形射流,产生了相对较大的误差。此外,它也不能用来预测均匀各向同性湍流的衰减。

本文以下图所示的引射器内流场数值模拟为例,介绍在ANSYS Fluent中使用Spalart-Allmaras湍流模型进行流体分析的方法。

1、湍流模型设置

在Models中双击Viscous,在弹出的粘性模型选择对话框中选择Spalart-Allmaras(1 eqn)单方程模型。

2、材料设置

流体材料使用默认的空气air,密度Density选择ideal-gas。

3、设置边界条件

进气口选择Pressure Inlet压力进气口边界条件,Gauge Total Pressure和Supersonic/Initial Gauge Pressure均设置为101325Pa,Specification Method选择intensity and Hydraulic Diameter,Turbulent Intensity设置为3%,Hydraulic Diameter设置为10mm。烟气口同样设置为Pressure Inlet压力进气口边界条件,各参数设置如下所示:

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