一、湍流數(shù)值模擬方法

其中，直接數(shù)值模擬（DNS）和大渦模擬(LES) 計算結(jié)果還可以，但需要較高的計算機配置和計算時間。

雷諾平均模型（RANS）中，常用的有雷諾應(yīng)力模型（RSM）和兩方程模型（包括k-Epsilon和k-Omega）模型。兩方程模型計算速度和耗費的資源較少，應(yīng)用較為廣泛，其中包括k-Epsilon模型和k-Omega模型。

二、兩方程模型

2.1 k-Epsilon模型

k-Epsilon模型包括標(biāo)準(zhǔn)k-Epsilon（Standard K-Epsilon Model），可實現(xiàn)的 k-Epsilon（Realizable K-Epsilon Model，RKE），重整化群k-e模型 （Renormailization-group，RNGKE）等。另外還包括低雷諾數(shù)模型（Low-Reynolds Number K-Epsilon）和高雷諾數(shù)模型，在壁面函數(shù)法又包括單層、兩層、三層等。

k-ε模型包括低雷諾數(shù)模型、高雷諾數(shù)模型，其中高雷諾數(shù)模型在距離壁面很近的粘性支層中無法考慮分子粘性的影響，而對計算結(jié)果產(chǎn)生影響，需要配合壁面函數(shù)法來處理壁面附近的計算。壁面函數(shù)法又包括單層、兩層、三層模型。

2.2 k-Omega模型

k-Omega模型包括標(biāo)準(zhǔn)k-Omega模型和剪切壓力傳輸k-Omega模型 （SST K-Omega Model）。

SST k-o 模型和標(biāo)準(zhǔn)k- o模型相似，但有以下改進(jìn):

●SST k-o模型和k-e模型的變形增長于混合功能和雙模型加在一-起?；旌瞎δ苁菫榻趨^(qū)域設(shè)計的，這個區(qū)域?qū)?biāo)準(zhǔn)k- o模型有效，還有自由表面，這對k-e模型的變形有效。

●SST k-o模型合并了來源于o方程中的交叉擴(kuò)散。

●湍流粘度考慮到了湍流剪應(yīng)力的傳波。

●模型常量不同.

這些改進(jìn)使得SST k-o模型比標(biāo)準(zhǔn)k- o模型在在廣泛的流動領(lǐng)域中有更高的精度和可信度。

三、幾個計算模型的比較

修正的k-e模型比標(biāo)準(zhǔn)k-e模型耗費稍微多一些計算資源。由于控制方程中額外的功能和非線性，RNG k-e模型比標(biāo)準(zhǔn)k-e模型多消耗10-15%的CPU時間。就像k-e模型，k-o模型也是兩個方程的模型，所以計算時間相當(dāng)。

比較一下k-e模型和k-o模型，RSM模型因為考慮了雷諾壓力而需要更多的CPU時間。然而高效的程序大大的節(jié)約了CPU時間。RSM模型比k-e模型和k-o模型要多耗費50-60%的CPU時間，還有15-20%的內(nèi)存。

除了時間，湍流模型的選擇也影響數(shù)值模擬的計算。比如標(biāo)準(zhǔn)k-e模型是專為輕微的擴(kuò)散設(shè)計的，然而RNG k-e模型是為高張力引起的湍流粘度降低而設(shè)計的。這就是RNG模型的缺點。

同樣的，RSM模型需要比k-e模型和A-w模型更多的時間因為它要聯(lián)合雷諾壓力和層流。