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CFD计算中的湍流边界:湍流强度(Turbulence Intensity)

2025年01月07日 CAE 阅读 151 views 次

本文将介绍湍流强度的定义、计算方法及其在Ansys Fluent中的设置方法。

1、湍流强度(Turbulence Intensity)的定义

湍流强度(Turbulence Intensity)也被称为湍流级别或湍流水平(turbulence level),定义为湍流速度波动的均方根与平均速度的比值,即:

其中,u'为湍流速度波动的均方根,ū为平均速度(雷诺平均)。如果湍流能量 k已知,则 u'可以通过下式计算,ū可以通过三个平均速度分量ūx、ūy、ūz来计算,即:

2、湍流强度的计算方法

对于完全发展的管道湍流,其核心处的湍流强度可以通过下式计算:

其中:

是基于管道液压直径Dh的雷诺数。

在进行CFD 仿真计算设置边界条件时,通常需要估计入口处的湍流强度。为了准确地做到这一点,最好有某种形式的测量或以前的经验作为估计的基础。以下是入口湍流强度的几个常见估计示例:

(1)高湍流情况(5% <I< 20%):热交换器等复杂几何形状内部的高速流动和旋转机械(例如涡轮机和压缩机)内部的流动;

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