61x
005805
2024-10-25

B2.4 Усредненный по Рейнольдсу Навье-Стокс - RANS/URANS

Модели RANS (Reynolds-Averated Navier-Stokks) широко применяются в области ветротехники и моделирования турбулентности во всех масштабах длин. Основной подход заключается в разделении скорости на среднюю и турбулентные колебания. Полученные дополнительные неизвестные "закрываются" с помощью усреднения и дополнительных уравнений. В семействе RANS проводится различие между простыми алгебраическими моделями, в которых турбулентность рассматривается как местная турбулентная вязкость, и более распространенными моделями с одним или двумя уравнениями. Последние решить дополнительные уравнения переноса для кинетической энергии и скорости диссипации. Более сложные подходы, такие как метод анизотропного напряжения Рейнольдса, на практике менее распространены.

Two-equation models, particularly the k-ε model and its variants, as well as the k-ω or SST (Shear Stress Transport) method, are the most widely used ones due to their balanced trade-off between computational effort, result quality, and calibration complexity. Классические модели RANS ориентированы на стационарное равновесие турбулентной задачи, но в отличие от методов LES, они могут быть применены также в двух пространственных измерениях, если задача это допускает.

Для учета временных изменений были разработаны варианты URANS (Нестационарная RANS), в которых вводился переходный момент с переменными шагами времени. Однако данный подход требует особой осторожности, поскольку неявное усреднение по всем временным масштабам усложняет оценку временной точности и может подавить нестационарные эффекты.