流体分析中k-epsilon是什么意思

流体分析中k-epsilon是什么意思？

k-epsilon是湍流模式理论中的一种，简称k-ε模型。k-epsilon湍流模型是最常见的湍流模型。

　　k-epsilon湍流模型属于二方程模型，它适合完全发展的湍流，对雷诺数较低的过渡情况和近壁区域则计算结果不理想。常见的k-ε模型有：

　　① 标准的k-ε模型：

　　最简单的完整湍流模型是两个方程的模型，要解两个变量，速度和长度尺度。在FLUENT中，标准k-ε模型自从被Launder and Spalding提出之后，就变成工程流场计算中主要的工具了。适用范围广、经济、合理的精度。它是个半经验的公式，是从实验现象中总结出来的。

　　湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到，耗散率方程是通过物理推理，数学上模拟相似原型方程得到的。

　　应用范围：该模型假设流动为完全湍流，分子粘性的影响可以忽略，此标准κ-ε模型只适合完全湍流的流动过程模拟。

　　② RNG k-ε模型：

　　RNG k-ε模型来源于严格的统计技术。它和标准k-ε模型很相似，但是有以下改进：

　　a、RNG模型在ε方程中加了一个条件，有效的改善了精度。

　　b、考虑到了湍流漩涡，提高了在这方面的精度。

　　c、RNG理论为湍流Prandtl数提供了一个解析公式，然而标准k-ε模型使用的是用户提供的常数。

　　d、标准k-ε模型是一种高雷诺数的模型，RNG理论提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的作用取决于正确的对待近壁区域。

　　这些特点使得RNG k-ε模型比标准k-ε模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。

　　③ 可实现的k-ε模型：

　　可实现的k-ε模型比起标准k-ε模型来有两个主要的不同点：

　　a.可实现的k-ε模型为湍流粘性增加了一个公式。

　　b.为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。　　

　　应用范围：

　　可实现的k-ε模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。

　　可实现的k-ε模型和RNG k-ε模型都显现出比标准k-ε模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。由于带旋流修正的k-ε模型是新出现的模型，所以还没有确凿的证据表明它比RNG k-ε模型有更好的表现。但是最初的研究表明可实现的k-ε模型在所有k-ε模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。

　　该模型适合的流动类型比较广泛，包括有旋均匀剪切流，自由流（射流和混合层），腔道流动和边界层流动。对以上流动过程模拟结果都比标准k-ε模型的结果好，特别是可再现k-ε模型对圆口射流和平板射流模拟中，能给出较好的射流扩张。