TIPO DE TURBULENCIASpalart-Allmaras Model El modelo Spalart-Allmaras [369] es un modelo de una sola ecuacin que resuelve una ecuacin de transporte modelada por el remolino cinemtica (turbulento) viscosidad. El modelo Spalart-Allmaras fue diseado especficamente para aplicaciones aeroespaciales que implican flujos pared delimitada y se ha demostrado dar buenos resultados para las capas lmite sometidas a gradientes de presin adversos. Tambin est ganando popularidad en aplicaciones de turbomaquinaria.En su forma original, el modelo Spalart-Allmaras es efectivamente un Reynolds bajo el nmero de modelo, lo que requiere la regin afectada por la viscosidad de la capa lmite a ser resuelto correctamente (mallas). En ANSYS FLUENT, el modelo Spalart-Allmaras se ha ampliado con un tratamiento de la pared insensible (Enhanced Cubierta de pared), que permite la aplicacin del modelo independiente de la resolucin pared cerca. La formulacin se mezcla de forma automtica desde una formulacin subcapa viscosa a una formulacin basada en logartmica. En las rejillas intermedias, la formulacin mantiene su integridad y proporciona coeficientes de tensin de cizallamiento y la transferencia de calor consistentes. Si bien se elimina la sensibilidad, todava debe garantizarse que la capa lmite se resuelve con una resolucin mnima de 10-15 clulas.El modelo Spalart-Allmaras fue desarrollado para los flujos aerodinmicos. No est calibrado para los flujos de la industria en general, y no producen errores relativamente grandes para algunos flujos de cizalla libres, especialmente avin y flujos de chorro redondo. Adems, no puede ser invocada para predecir la decadencia de homognea, la turbulencia isotrpica.El trmino produccin, se modela como(4-19)donde(4-20)y(4-21) y son constantes, es la distancia de la pared, y es una medida escalar del tensor de deformacin. Por defecto en ANSYS FLUENT, como en el modelo original propuesto por Spalart y Allmaras, se basa en la magnitud de la vorticidad:

(4-22)donde es el tensor media de velocidad de rotacin y se define por(4-23)La justificacin de la expresin predeterminada para es que, para los flujos de cizalla, vorticidad y la velocidad de deformacin son idnticos. Vorticidad tiene la ventaja de ser cero en regiones de flujo no viscosa como lneas de estancamiento, donde la produccin de turbulencias debido a la velocidad de deformacin puede ser no fsico. Sin embargo, una formulacin alternativa se ha propuesto [72] y se incorporan en ANSYS FLUENT.Esta modificacin combina las medidas tanto de vorticidad y de los tensores de tensin en la definicin de:(4-24)dondecon la tasa media tensin, definido como(4-25)Incluyendo tanto los tensores de rotacin y de deformacin reduce la produccin de viscosidad de remolino y, en consecuencia reduce la misma viscosidad de remolino en las regiones donde la medida de vorticidad supera a la de la velocidad de deformacin. Un ejemplo se puede encontrar en los flujos de torbellino, es decir, el flujo cerca del ncleo de un vrtice sometido a una rotacin pura donde se sabe que la turbulencia que ser suprimida. Incluyendo tanto la rotacin y tensores de deformacin representa con mayor precisin para los efectos de la rotacin sobre la turbulencia. La opcin por defecto (incluyendo slo el tensor de rotacin) tiende a sobreestimar la produccin de viscosidad turbulenta y por lo tanto overpredicts la misma viscosidad de remolino vrtices en el interior.Usted puede seleccionar la forma modificada para el clculo de la produccin en el cuadro de dilogo Modelo viscoso.Standard k- Model Modelos de turbulencia de dos ecuaciones permiten la determinacin de ambos, una longitud turbulento y escala de tiempo mediante la solucin de dos ecuaciones de transporte separados. La norma - modelo en ANSYS FLUENT cae dentro de esta clase de modelos y se ha convertido en el caballo de batalla de los clculos de flujo de ingeniera prcticos en el tiempo desde que fue propuesto por Launder y Spalding [199]. La robustez, economa y precisin razonable para una amplia gama de flujos turbulentos explican su popularidad en simulaciones de flujo y transferencia de calor industriales. Es un modelo semi-emprico, y la derivacin de las ecuaciones del modelo se basa en consideraciones fenomenolgicas y empirismo.El estndar - modelo [199] es un modelo basado en ecuaciones de transporte modelo para la energa cintica de turbulencia () y su tasa de disipacin (). La ecuacin de transporte de modelo para se deriva de la ecuacin exacta, mientras que la ecuacin de transporte de modelo para se obtuvo usando razonamiento fsico y osos poca semejanza con su contraparte matemticamente exacta.En la derivacin de la - modelo, el supuesto es que el flujo es completamente turbulento, y los efectos de la viscosidad molecular son insignificantes. La norma - modelo es, por tanto, vlida slo para flujos turbulentos plenamente.Como las fortalezas y debilidades de la norma - modelo se han conocido, se han introducido modificaciones para mejorar su rendimiento. Dos de estas variantes estn disponibles en ANSYS FLUENT: el RNG - modelo [432] y el realizable - modelo.RNG k- Modelo

El RNG - modelo se obtuvo utilizando una tcnica estadstica llamada teora de grupo de renormalizacin. Es similar en su forma a la norma - modelo, pero incluye las siguientes opciones:El modelo RNG tiene un trmino adicional en su ecuacin que mejora la precisin de los flujos tensos rpidamente.El efecto de remolino en la turbulencia est incluido en el modelo RNG, mejorando la precisin de los flujos de remolino.La teora RNG proporciona una frmula analtica para los nmeros de Prandtl turbulento, mientras que la norma - modelo utiliza, valores constantes especificadas por el usuario.Si bien la norma - modelo es una Reynolds alto nmero de modelo, la teora RNG proporciona una frmula diferencial derivado analticamente para la viscosidad efectiva que da cuenta de los efectos de nmero bajo de Reynolds. El uso efectivo de esta caracterstica lo hace, sin embargo, depende de un tratamiento adecuado de la zona prxima a la pared.Estas caractersticas hacen que el RNG - modelo ms preciso y fiable para una clase ms amplia de los flujos que el estndar - modelo.El basado en RNG - modelo de turbulencia se deriva de las ecuaciones de Navier-Stokes instantneos, utilizando una tcnica matemtica llamada "grupo de renormalizacin" mtodos (RNG). Los resultados de la derivacin de anlisis en un modelo con constantes diferentes de los de la norma - modelo, y los trminos adicionales y funciones en las ecuaciones de transporte para y. Una descripcin ms completa de la teora RNG y su aplicacin a la turbulencia se puede encontrar en [289].Realizable Modelo k- La realizable - modelo [350] difiere de la norma - modelo en dos aspectos importantes:La realizable - modelo contiene una formulacin alternativa para la viscosidad turbulenta.Una ecuacin de transporte modificado para la velocidad de disipacin,, se ha derivado de una ecuacin exacta para el transporte de la vorticidad fluctuacin cuadrtico medio.El trmino "realizable" significa que el modelo satisface ciertas limitaciones en matemticas subraya el Reynolds, en consonancia con la fsica de los flujos turbulentos. Ni la norma - modelo ni el RNG - modelo es realizable.Para entender las matemticas detrs de la realizacin - modelo, considerar la combinacin de la relacin de Boussinesq (Ecuacin 4.14) y la definicin viscosidad de remolino (Ecuacin 4-35) para obtener la siguiente expresin para la tensin normal Reynolds en un flujo medio tensa incompresible: (4-45)Utilizando la ecuacin 4-35 para, se obtiene el resultado de que la tensin normal, que, por definicin es una cantidad positiva, se convierte en negativo, es decir, "no realizable", cuando la cepa es lo suficientemente grande para satisfacer (4-46) De manera similar , tambin puede demostrarse que la desigualdad de Schwarz para tensiones de cizallamiento (; no suma sobre y) puede ser violado cuando la velocidad de deformacin media es grande. La forma ms directa para asegurar la realizabilidad (positividad de tensiones normales y Schwarz desigualdad para tensiones de cizallamiento) es hacer que la variable mediante la sensibilizacin a la media del flujo (deformacin media) y la turbulencia (,). La nocin de la variable es sugerido por muchos modelistas incluyendo Reynolds [326], y ha sido comprobada en pruebas experimentales. Por ejemplo, se encuentra que es alrededor de 0,09 en la capa logartmica de capas lmite de equilibrio, y 0,05 en un fuerte flujo de cizallamiento homogneo.Tanto las realizables y RNG - modelos han demostrado mejoras sustanciales sobre el estndar - modelo en el que las caractersticas de flujo incluyen fuerte curvatura aerodinmica, vrtices, y la rotacin. Dado que el modelo es todava relativamente nuevo, no est claro exactamente de qu instancias realizable - modelo constantemente supera el modelo RNG. Sin embargo, los estudios iniciales han demostrado que el modelo de realizacin proporciona el mejor rendimiento de todos los - versiones de modelo para varias validaciones de flujos separados y fluye con caractersticas de flujo secundarias complejas.Una de las debilidades de la norma - modelo u otros tradicionales - modelos recae en la ecuacin de modelado para la tasa de disipacin (). El chorro de ronda conocido anomala (nombrado sobre la base de la constatacin de que la tasa de dispersin en jets planas se predice razonablemente bien, pero la prediccin de la tasa de dispersin para los jets axisimtricas es inesperadamente pobres) se considera que es principalmente debido a la ecuacin de disipacin de modelado .La realizable - modelo propuesto por Shih et al. [350] tena por objeto hacer frente a estas deficiencias de los modelos tradicionales - mediante la adopcin de los siguientes:Una nueva frmula de Foucault viscosidad que implica una variable propuesto originalmente por Reynolds [326].Un nuevo modelo de ecuacin para la disipacin () basado en la ecuacin dinmica de la vorticidad fluctuacin cuadrtico medio.Una limitacin de la realizable - modelo es que produce viscosidades turbulentos no fsicos en situaciones en las que el dominio computacional contiene ambos rotativos y estacionarios zonas de fluido (por ejemplo, mltiples tramas de referencia, girando mallas de deslizamiento). Esto es debido al hecho de que el realizable - modelo incluye los efectos de la rotacin media en la definicin de la viscosidad turbulenta (vase la Ecuacin 4-49 - Ecuacin 4-51). Este efecto de la rotacin adicional ha sido probado en sistemas de marco de referencia mvil individuales y mostraron un comportamiento superior sobre el estndar - modelo. Sin embargo, debido a la naturaleza de esta modificacin, su aplicacin a mltiples sistemas de marco de referencia debe tomarse con cierta cautela. Ver Modelando el turbulento viscosidad para obtener informacin sobre cmo incluir o excluir este trmino a partir del modelo.