紊流二三事 -認識紊流

更新 發佈閱讀 3 分鐘

如果有上過流體力學的話,對於這張圖大概並不陌生

raw-image

層流

按照流場型態來分的話,我們可以把它分成3種,層流,過渡,以及紊流。
具體來說就是動量傳遞由黏滯力所主導的流況逐漸往由漩渦傳遞的一個過程。
而我們所熟悉的標準Navier-Stokes 方程組一般是適用在層流的條件之下。

非穩態層流

層不層流和穩不穩態,基本上是兩回事。
就算是進口的BC是不隨時間改變,產生的流場也有可能隨時間改變,想想經典的圓柱流。
但是如果它保持著層流的條件,NS方程組還是很好用的,可以直接轉暫態硬上。

紊流

-RANS
但是當流動條件變成紊流的時候,硬上NS方程組的計算量會大到不可行,因此使用的是修正版的
Reynolds-averaged Navier Stokes formulation (RANS)
這套方法把速度向拆成平均項(time-averaged: U)和波動項(fluctuation: u')兩項: u = U+u'

raw-image

這裡其實帶出兩個暗示:
1. 波動項比起平均項的肯定是要相對小的
2. 在巨觀上,他可以有穩態的存在 (雖然微觀上肯定不是)
而為了描述新的紊流變量,各種紊流模型提出了不同的方法,擴張了數量不一的方程式,此容後表

-邊界層處理

raw-image

我們沿著流動方向,把他們切成了層流,過渡流和紊流三區。
如果以縱切面來觀察紊流區,會發現比起層流區來的複雜許多。
至少,我們可以把他切成四區: Viscous sublayer, Buffer layerm, Log-law region, Free-stream。
其中邊界層包含了近壁面的兩層: Buffer layer + Viscous sublayer
針對邊界層處理方式的不同,大致分三種: 乖乖算,假裝沒看到,根據網格決定

最後RANS的描述不同搭配上邊界層處理的排列組合,產生了多種的紊流模型。
如果只是想要對紊流有基本概念的人,看到這裡就好,再看下去會長針眼。

下一篇會講各種紊流模型,為了怕有人誤入歧途,我們先停在這裡。

留言
avatar-img
熱流資訊站的沙龍
52會員
49內容數
和工作相關的筆記整理地
你可能也想看
Thumbnail
創作不只是個人戰,在 vocus ,也可以是一場集體冒險、組隊升級。最具代表性的創作者社群「vocus 野格團」,現在有了更強大的新夥伴加入!除了大家熟悉的「官方主題沙龍」,這次我們徵召了 8 位領域各異的「個人主題專家」,將再度嘗試創作的各種可能,和格友們激發出更多未知的火花。
Thumbnail
創作不只是個人戰,在 vocus ,也可以是一場集體冒險、組隊升級。最具代表性的創作者社群「vocus 野格團」,現在有了更強大的新夥伴加入!除了大家熟悉的「官方主題沙龍」,這次我們徵召了 8 位領域各異的「個人主題專家」,將再度嘗試創作的各種可能,和格友們激發出更多未知的火花。
Thumbnail
看完上篇 4 位新成員的靈魂拷問,是不是意猶未盡?別急,野格團新血的驚喜正接著登場!今天下篇接力的另外 4 位「個人主題專家」,戰力同樣驚人──領域從旅行美食、運動、商業投資到自我成長;這些人如何維持長跑般的創作動力?在爆紅的文章背後,又藏著哪些不為人知的洞察?5 大靈魂拷問繼續出擊
Thumbnail
看完上篇 4 位新成員的靈魂拷問,是不是意猶未盡?別急,野格團新血的驚喜正接著登場!今天下篇接力的另外 4 位「個人主題專家」,戰力同樣驚人──領域從旅行美食、運動、商業投資到自我成長;這些人如何維持長跑般的創作動力?在爆紅的文章背後,又藏著哪些不為人知的洞察?5 大靈魂拷問繼續出擊
Thumbnail
系統模擬有一個好處是,我們可以直接堆完擺件然後以此做為流阻,去找風扇操作點,以此作為依據,從而得到溫度的結果,避開設定流量邊界的困擾。當然如果能直接設定流量是又快又省事,但是這是在東西做出來之後才有辦法透過實驗量測,在東西出來以前,你又想要有參考基準,這會是卡死的迴圈。
Thumbnail
系統模擬有一個好處是,我們可以直接堆完擺件然後以此做為流阻,去找風扇操作點,以此作為依據,從而得到溫度的結果,避開設定流量邊界的困擾。當然如果能直接設定流量是又快又省事,但是這是在東西做出來之後才有辦法透過實驗量測,在東西出來以前,你又想要有參考基準,這會是卡死的迴圈。
Thumbnail
分類原則請參照這篇 狹義來說,我們把建模視為幾何建模的簡寫,但是廣義來說他應該是會包含發熱體行為,風扇行為,所有會影響到各方程式架設的因子。也就是說如果我們今天以最基本熱流模型,那就會有流的建模和熱的建模。 雖然說是流體建模,但是實際上卻是畫固體邊界,然後不屬於固體的部分通通是流體。一般概
Thumbnail
分類原則請參照這篇 狹義來說,我們把建模視為幾何建模的簡寫,但是廣義來說他應該是會包含發熱體行為,風扇行為,所有會影響到各方程式架設的因子。也就是說如果我們今天以最基本熱流模型,那就會有流的建模和熱的建模。 雖然說是流體建模,但是實際上卻是畫固體邊界,然後不屬於固體的部分通通是流體。一般概
Thumbnail
這一篇的介紹,我想殘值應該要放在求解這一塊。 什麼是殘值(Residual)? 怎樣算收斂(Converge)? 是我們開始求解後需要回答的第一個問題,然後才能回頭檢視我們這個結果至少在數值意義上能不能用。 簡單來說,殘值可以視為偏離正解的程度。這句話也暗示著,它不是正解。 最基本的兩組方程式
Thumbnail
這一篇的介紹,我想殘值應該要放在求解這一塊。 什麼是殘值(Residual)? 怎樣算收斂(Converge)? 是我們開始求解後需要回答的第一個問題,然後才能回頭檢視我們這個結果至少在數值意義上能不能用。 簡單來說,殘值可以視為偏離正解的程度。這句話也暗示著,它不是正解。 最基本的兩組方程式
Thumbnail
上一篇簡介了紊流和故事的發生經過: 紊流二三事 -認識紊流 這一篇來稍微深入一點介紹紊流模型。要介紹紊流模型,得先從邊界層處理開始 不同RANS的描述版本,搭配壁面處理版本,產生了相當多種的紊流模型: 結束。
Thumbnail
上一篇簡介了紊流和故事的發生經過: 紊流二三事 -認識紊流 這一篇來稍微深入一點介紹紊流模型。要介紹紊流模型,得先從邊界層處理開始 不同RANS的描述版本,搭配壁面處理版本,產生了相當多種的紊流模型: 結束。
Thumbnail
如果有上過流體力學的話,對於這張圖大概並不陌生 層流 按照流場型態來分的話,我們可以把它分成3種,層流,過渡,以及紊流。 具體來說就是動量傳遞由黏滯力所主導的流況逐漸往由漩渦傳遞的一個過程。 而我們所熟悉的標準Navier-Stokes 方程組一般是適用在層流的條件之下。 非穩態層流 紊流
Thumbnail
如果有上過流體力學的話,對於這張圖大概並不陌生 層流 按照流場型態來分的話,我們可以把它分成3種,層流,過渡,以及紊流。 具體來說就是動量傳遞由黏滯力所主導的流況逐漸往由漩渦傳遞的一個過程。 而我們所熟悉的標準Navier-Stokes 方程組一般是適用在層流的條件之下。 非穩態層流 紊流
Thumbnail
這一篇會以物理的角度談論大氣運動,雖然有很多專有名詞和知識概念,不過卻也是整篇個專欄筆記說明圖片量偏高的一篇,透過簡單明瞭地作圖,能讓你快速掌握與吸收這些物理觀念!
Thumbnail
這一篇會以物理的角度談論大氣運動,雖然有很多專有名詞和知識概念,不過卻也是整篇個專欄筆記說明圖片量偏高的一篇,透過簡單明瞭地作圖,能讓你快速掌握與吸收這些物理觀念!
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News