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[基础理论] RANS和URANS的区别及适用范围是什么

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发表于 2017-9-10 16:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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众所周知,数值计算流体动力学的常用3种方法为DNS、LES和RANS。对于它们的适用范围和特点通过阅读文献已较为了解。作为RANS的非稳态版URANS(不知道这样定义是否正确),请问它和RANS的主要区别在哪里,其适用范围又有什么不同?
还望大家指教。
发表于 2017-9-13 08:05 | 显示全部楼层
雷诺平均,经常被误解为时间平均,其实应该是样本平均。只是在不同的条件下,样本平均可以用这样那样的平均方式代替。从RANS和URANS的平均方式与求解结果的验证方法上来看:

1.若流动“时间统计”均匀,也即T趋于无穷大时,T上的时间平均存在,且时均值与时间无关。对应的是RANS,因此可以用实验数据做样本平均(或很长时间的时间平均)跟RANS结果对比。可以肯定的是:RANS计算出的结果是流场变量的系统平均。

2.若流场存在缓变周期T2(imposed unsteadiness),湍流脉动周期为T1,且T1,T2满足这样的条件:存在T对于T2来说无穷小,对于T1来说无穷大,那么可以在T上作时间平均得到URANS。对于实验数据与仿真数据的对比,当比较均值时,可以用实验数据在T上作平均跟URANS结果对比;若要对比脉动值,则需要把URANS捕捉到的脉动(URANS结果减去URANS结果的时间平均值(该值应该与时间无关))跟湍流模型模拟的脉动值加起来跟实验脉动数据(实验值减去它的二次时间平均)对比。

3.若不满足上面那条,但是流动属周期流动的,则可以通过相平均得到URANS,此时可用实验数据做相平均与URANS的结果对比,且可以通过判断URANS结果的时间平均是否与时间无关来确定此种流动是否合适用URANS。对于实验数据与仿真数据的对比,当比较均值时,可以用实验数据做相平均作跟URANS结果直接对比;若要对比脉动值,则需要把URANS捕捉到的脉动(URANS结果减去URANS结果的时间平均值(该值也应该与时间无关))跟湍流模型模拟的脉动加起来跟实验脉动数据(实验值减去其相平均值的时均值)对比。

若上面的都不满足(可以用URANS的结果做时间平均后是否随时间变化来确定),就只能老老实实的用系统平均,或者LES或DNS了。

以上转自邹栋科学网博客

点评

非常感谢您的帮助。有一些理论暂时还不理解,我还要好好看看。  详情 回复 发表于 2017-9-13 09:53
 楼主| 发表于 2017-9-13 09:53 | 显示全部楼层
Heidiadalheid 发表于 2017-9-13 08:05
雷诺平均,经常被误解为时间平均,其实应该是样本平均。只是在不同的条件下,样本平均可以用这样那样的平均 ...

非常感谢您的帮助。有一些理论暂时还不理解,我还要好好看看。

点评

湍流方面的理论太高深了,望而却步  详情 回复 发表于 2017-9-13 10:05
发表于 2017-9-13 10:05 | 显示全部楼层
chunshui2003 发表于 2017-9-13 09:53
非常感谢您的帮助。有一些理论暂时还不理解,我还要好好看看。

湍流方面的理论太高深了,望而却步
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