周口廠房鑑定申請出具報告

周口廠房鑑定申請出具報告湍流流動的仿真計算，需要計算域的尺寸應大到足以包含湍流運動中出現的大渦。同 時計算網格的尺度應小到足以分辨小渦的運動。按照湍流的渦旋學說，湍流的脈動與混合 主要是由大尺度的渦造成的。大尺度的渦從主流中獲得能量，它們是高度的非各向同性，而 且隨流動的情形而異。大尺度的渦通過相互作用把能量傳遞給小尺度的渦。小尺度渦的主要 作用是耗散能量，它們幾乎是各向同性的，而且不同流動中的小尺度渦有許多共性。大渦模 擬法就是用非穩態的N-S方程來直接模擬大尺度渦，但不直接計算小尺度渦，小渦對大渦 的影響通過近似的模型來考慮，即在渦黏性的基礎上，把湍流脈動所造成的影響用一個湍流 黏性係數，即渦黏性來描述。大渦模擬法對計算機內存及速度的要求也比較高，但遠低於直 接模擬法對計算機資源的要求。

(3)廠房鑑定雷諾時均方程法(Reynolds-AveragedNavier-Stokes. RANS)

N-S方程的非線性使得用解析的方法很難描寫三維時間相關的全部細節，這對於解 決實際問題意義不大。應用雷諾時均方程法是目前工程湍流計算中所釆用的基本方法，其做 法是將非穩態控制方程對時間作平均，在所得出的關於時均物理量的控制方程中包含了脈動 量乘積的時均值等未知量，於是所得方程的個數就小於未知量的個數，而且不可能依靠進一 步的時均處理而使控制方程封閉。要使方程組封閉，必須做出假設，建立模型。這種模型把 未知的更高階的時間平均值表示成較低階的計算中可以確定的量函數。Spalart-Allmaras模 型，婦6模型等 2 模型均屬於應用雷諾時均方程法。

廠房鑑定應用雷諾時均方程法又分雷諾應力方程法和湍流黏性係數法兩大類。雷諾應力方程法對 於在時均過程中引入的兩個脈動值乘積的時均項再建立偏微分方程。在建立兩個脈動值乘積 的時均值的方程的過程中，又會引入3個脈動值乘積的時均值，為使方程組封閉，對3個脈 動值乘積的時均值建立微分方程。而在這一過程中，又出現了 4個脈動速度乘積的時均值， 這在理論上是一個不封閉性的困難。

廠房鑑定我國著名科學家周培源教授在20世紀40年代，在4個 脈動速度乘積這一層次上，加上了一個渦量脈動平方平均值的方程式，使雷諾應力方程封 閉，即17方程模型，其中包括了兩個速度脈動值時均值的方程和3個速度脈動值乘積時均 值的方程。隨著計算機技術的飛速發展，雷諾應力方程模型在湍流數值計算中的應用日益廣 泛，特別是其中對二階矩建立微分方程，對三階矩引入近似處理的方法已經應用到工程數值 計算中。湍流動力黏度法又稱湍流黏性係數法，是目前工程流動與數值計算中應用廣的方 法。但由於目前的湍流模型基本上都是基於低速不可壓縮模式發展的，工程中一般選用廣為 應用的標準斤e模型。

1.5廠房鑑定標準模型方程

湍流流動是非常複雜的流動，計算湍流運動時，需要附加湍流方程。模型方程的選取要 視具體情況而定，在此以k-E雙方程模型為例。本節所給出的A-e模型方程是針對湍流發展 非常充分的湍流流動而建立的。它適用於高Re數的湍流計算模型。

標準k-e模型是半經驗公式，主要是基於湍流動能和擴散率。湍流動能方程一k方程 是個方程，而湍流耗散率方程——e方程是個由經驗公式導出的方程。如不考慮用戶自

定義的源項時，標準 Z模型方程如式(1-11)和式(1T2)所示。

廠房鑑定以上方程組是非線性二階偏微分方程組，對大多數工程問題，無法獲得解析解，只 能用CFD數值模擬的方法求解。數值方法的實質是離散化和代數化。數值計算就是將描述 物理現象的偏微分方程在一定的網格系統內離散，用網格節點處的場變量值近似描述微分方 程中各項所表示的數學關係，按一定的數學原理構造與微分方程相關的離散代數方程組，引 入邊界條件後求解離散代數方程組，得到各網格節點處的場變量分布，用這一離散的場變量 分布近似代替原微分方程的解析解。