kEpsilon模型中k和epsilon如何估算

宝丁

kEpsilon模型中k和epsilon如何估算，在CFD-online上找到一个计算器，https://www.cfd-online.com/Tools/turbulence.php，但是 Turbulence length scale这一项如何确定，有什么经验公式吗。
最近在用rhoSimpleFoam这个求解器算OAT15A这个翼型，计算开始的时候因为k和epsilon设置的问题，计算一直发散，后来误打误撞找到了一个合适的值，虽然计算收敛了，但是看流场和试验还是有很大差异，是边界条件中k和epsilon给的不合适造成的吗？或者说这个如果边界条件中k和epsilon估算的不准对计算有很大影响吗？
跪求大神解答

东岳

@宝丁在 kEpsilon模型中k和epsilon如何估算中说：

Turbulence length scale

目前没有普适性定义，一般是管径得1/10啊、搅拌器得直径啊？类似各种得。你那种情况，误打误撞很正常

宝丁

Turbulence length scale既然不好确定，那epsilon有没有别的确定办法，有没有经验公式之类的？初学到这一块感觉，感觉特别迷

bestucan

epsilon是湍流耗散，而湍流耗散是粘性产生的摩擦力引起的粘性耗散。一滩流体，需要考虑粘性耗散对流体的影响；一坨流体，粘性耗散大多数情况下可以忽略。而湍流充分发展就是个不可忽略的情况。
粘性耗散在大多数情况下，是固体以粘性为桥梁向流体施加影响（流体和别人摩擦）的副作用：动能转为热能。湍流耗散是自施加影响（流体自己摩擦）的副作用，是个内耗的过程（不团结一致向前冲，而把动能浪费在内耗上【注1】）。
这个内耗过程越严重，湍流耗散就越严重。那内耗的量取决于“摩擦力”（和粘性有关），“摩擦距离”（和湍流涡的大小和速度有关（决定涡微元的线速度）），“涡变形”（决定摩擦发生的频次）
那越粘的东西，涡微元转的越猛，涡变形越大，epsilon越大，我猜是这样的

【注1】自然界不是有个原理，耗能最小。反映在生物上，粘菌吃食物自规划最有效路线。反映在物理上，光的折射路线即是光经过折射面到达目的地的最快路线。那么流体转捩有点不符合这个原理，还是流动的目的不是向前冲，所以通过湍流达到目的。湍流好像是个熵增的过程，也是自发的。（一瓶子不满，半瓶子咣当中）

东岳

@bestucan 感谢分享！

宝丁

@bestuca感谢

cccrrryyy

你需要的应该是这个

https://www.cfd-online.com/Wiki/Turbulence_free-stream_boundary_conditions

turbulence length scale 一般来说给特征长度的7%，也有10%的，总体来说大致上比几何尺寸小一个数量级。按照这个长度尺度去计算k和epsilon的初始值，和Fluent初始化得到的值是一样的（Fluent有好几种给法，其中一种是给定湍流强度和水力直径，你看了上面的链接就会明白了，因为水力直径其实就是特征长度，有了湍流强度和水利直径你就可以估算k和epsilon）。

当然了，k的边界条件可以用turbulentIntensityKineticEnergyInlet来给，这样你只需要给湍流强度，那个value的值只是一个place holder，给什么都可以。epsilon也有一个对应的turbulentMixingLengthDissipationRateInlet，这里就需要你给定一个长度尺度了（比如特征长度的7%）。

我感觉kEpsilon模型其实更重要的是壁面模型，这里我也不太清楚，还有待考证。

对于使用OpenFOAM的湍流模型我大部分时候都会参考Fluent来，一是因为我用了好几年Fluent，二是因为Fluent大部分情况下会给出不错的结果。很多模型方面的问题其实楼主看Fluent的user guide和theory guide会事半功倍的，因为它的这些文档都写的很详细，不像OpenFOAM。

宝丁

@cccrrryyy 非常感谢