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lazycat0315银虫 (小有名气)
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[求助]
在fluent中如何判断管内流动是湍流还是层流？ 已有7人参与
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| 现在做的是管内流动，由于课本中的雷诺数也是由方程推导出来的，所以想请教一下各位大神，在fluent中查看计算结果的时候有没有一个参数或是几个参数能够比较准确的辨识出流动的性质呢？ |
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【答案】应助回帖
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这问题提的，或许就是很多使用fluent的人的普遍心态吧。 先回答问题： fluent只是工具，没有灵魂。所以不能判断什么情况是层流或湍流，不但如此，它还需要你在求解之初就要明确指定使用的粘性模型/湍流模型，也就是说，湍流/层流，是你告诉fluent的，而不是通过他的结果可以看出来的。 稍微展开一下， 为什么会有层流和湍流的数值模型？其实如果用高阶插值离散的话（如dns），是不需要理会湍流模型的，加入扰动慢慢算，湍流自然就发展出来了，但目前fluent由于离散时的精度不够高，还没法做到这一点，于是只能人为的加入湍流粘性（相当于把这部分扰动作为一个结果告诉fluent，以源项形式加入了ns方程的求解），以求“算”出湍流的数值结果。 再进一步，为什么流动会分层流/湍流？其实如果仔细去看流体力学书的话，就应该知道，从控制体推导ns方程的时候，可没有假设当前是层流或湍流的，也就是说NS方程本身是普适的。话说回来，虽然NS方程时普适，但他作为一个非线性偏微分方程，其性质却并不“单纯”，简单的说，偏导数项的系数是速度的函数，在速度比较大的时候，方程对初边值的扰动将非常敏感，一点小小的扰动就会让系统失去原先的平衡态（层流），以进入一个新的状态（转捩为湍流）。 第三点，扰动从哪里来？ 大体上，扰动来自两个方面，1、对真实问题物理化时的简化。比如你认为来流是均匀速度分布的1m/s，但现实速度却很可能是1m/s上下浮动1%的速度，那么这1%就是扰动；比如你建的模型画的网格里面壁面是理想平整的，但粗糙度却不依赖于人的主观意志而存在。2、一些其他的不可控因素，比如现实中地球不是正圆且一直在自转，g不是常数，比如有个人刚好从你的实验装置边上走过，刚好有个人说了句话声波作为一个扰动传到了你的目标流场里面，等等等等。 最后说一句，曾有文章表明，有人在实验室里面，严格控制各种扰动，可以使得管道流动在RE数达到10^5（具体数值忘了）时，流动仍是层流。 |
12楼2015-10-30 08:53:25