0x
005805
25.10.2024

B2.4 Reynoldsův průměrovaný Navier Stokes - RANS/URANS

Modely RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) jsou široce používány v oblasti větrného inženýrství a modelování turbulence napříč všemi délkovými stupnicemi. Základní přístup spočívá v rozdělení rychlosti na průměrnou a turbulentní fluktuaci. Výsledné přídavné neznámé jsou „uzavřeny“ pomocí průměrování a doplňujících rovnic. V rámci rodiny RANS se rozlišují jednoduché algebraické modely, které považují turbulenci za lokální vířivou viskozitu, a běžně používané modely s jednou nebo dvěma rovnicemi. Ty řeší další transportní rovnice pro kinetickou energii a rychlost disipace. Složitější přístupy, jako jsou anizotropní Reynoldsovy metody napětí, se v praxi používají méně.

Modely se dvěma rovnicemi, zejména model k-ε a jeho varianty, a také metoda k-ω nebo SST (Shear Stress Transport) jsou nejpoužívanější pro vyvážený kompromis mezi náročností výpočtu, kvalitou výsledků, a složitost kalibrace. Klasické modely RANS hledají ustálenou rovnováhu turbulentního problému a lze je na rozdíl od metod LES použít také ve dvou prostorových dimenzích, pokud to problém umožňuje.

Pro zohlednění časových změn byly vyvinuty varianty URANS (Unsteady RANS), které zavádějí přechodný člen s proměnnými časovými kroky. Tento přístup však vyžaduje zvláštní opatrnost, protože implicitní průměrování na všech časových škálách ztěžuje posouzení časové přesnosti a může potlačit nestacionární účinky.