B2.4.1 RANS k-ε 模型

在模型 k- ε 及其变体中，使用了两个湍流特有的参数： 湍流动能和湍流耗散。 湍流动能可以通过三个湍流强度 I_x 、I_y和 I_z定义，如下：

对于章节 B2.1.2 中的比值，系数 α 仅取决于纵向湍流强度：

湍流耗散与积分长度 L_t 、湍流能量 k和常数 C_μ相关：

在某些实现中使用混合长度 L_t-mix代替积分长度 scale。 在将 k-ε 模型应用于大气流动时，湍流粘度通常被限制在 ε⋅ 的最大值之间（卡门常数 ε=0.41，高度为 z ），以避免湍流粘度出现不切实际的高值。 标准低的水平轴不应超过两倍的地面距离。

k-ε 模型数值稳定性高，并且可以在壁面附近使用较大的单元格，因此成为流体模拟中最常用的方法之一。 尽管很受欢迎，但它也有一些已知的弱点，这些弱点通常可以通过修改来解决：

• 驻点点问题：

模型会高估湍动能和驻留点的压力，这会影响对前缘分离的模拟。 RNG 模型、“可实现的 k-ε”模型或 MMK 模型用于解决这个问题。

• 旋转流：

标准模型在模拟旋转流时精度较差。

• 近壁面分辨率：

在靠近墙面分析时，由于在粘性底层中的计算有限元，需要使用壁面定律来计算。 然而这种方法在不考虑切向压力梯度的情况下是不够的。