流体力学中常用的基本模型主要包括以下几种:
1. 纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations):这是描述流体运动最基础的方程,它结合了连续性方程和动量守恒方程,能够描述不可压缩流体的运动。
2. 雷诺平均纳维-斯托克斯方程(Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS):由于纳维-斯托克斯方程是偏微分方程,直接求解非常困难,因此雷诺提出了通过时间平均来简化方程,以描述湍流流动。
3. 大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES):这是一种直接数值模拟(DNS)的替代方法,它通过求解纳维-斯托克斯方程来模拟湍流流动,但仅限于较大尺度的涡。
4. 边界层模型:描述流体在靠近固体表面流动时的特性,包括层流边界层和湍流边界层。
5. K-ε模型和K-ω模型:这是两种常见的雷诺平均纳维-斯托克斯方程湍流模型,用于描述湍流流动中的湍流粘度。
6. RNG k-ε模型:RNG(Randomized Numerical Group)k-ε模型是k-ε模型的一种改进形式,用于提高预测精度。
7. Spalart-Allmaras模型:这是一种一方程湍流模型,用于描述边界层和过渡区的湍流流动。
8. SST模型(Shear Stress Transport):SST模型结合了k-ω模型和k-ε模型的特点,适用于各种湍流流动。
9. 混合模型:例如k-ω/k-ε模型,这种模型同时考虑了k-ω和k-ε模型的优势,适用于不同类型的流动。
这些模型在工程和科学研究中有广泛的应用,可以用于预测和计算流体流动、传热、传质等现象。在实际应用中,选择合适的模型需要根据问题的复杂程度、计算资源和精度要求等因素进行综合考虑。