本文主要参考 ANSYS Fluent V2F Turbulence Model Manual

本文内容介绍：

1. V2F 模型介绍

2. FLUENT中V2F模型激活应用

3. 参考文献

4. V2F 模型介绍

能否成功模拟流动分离现象的关键在于能否准确预测流动分离角。在这种模拟案例中，雷诺应力模型和湍流粘性系数模型均一定的局限性。湍流粘性系数模型（例如k-e模型）常常失效，原因在于：对湍动能计算的高估，流线曲率的不敏感性和湍流脉动各向同性假设。雷诺应力模型（RSM）尽管能够捕捉到k-e模型无法得到的湍流特性，但其本质复杂性使得计算上常常无法应用。

V2F 模型是介于湍流粘性系数模型和雷诺应力模型之间的一种模型，基于Durbin的k-e-v2 模型上发展起来。V2F模型整体方程形式与标准k-e模型相似，但考虑了壁面附近的湍流各向异性和非局域压力应力项。

V2F模型是一种通用的低Re数湍流模型，因此在固体壁面近壁区域也适用，因此不需要壁面模型。模型对于流动分离现象模拟较为准确。

V2F模型基本理论

V2f模型是基于输运方程的四方程模型，对湍动能k，湍动能耗散率e，速度方差率v2和椭圆松弛函数f。在V2f模型，控制方程如下：

其中

湍流时间尺度T和长度尺度L定义如下：

以上方程中，各个变量命名方式复合FLUENT常用命名方式，f是椭圆松弛方程的解。V2f模型使用了椭圆算子来类比RSM模型中的压力应力项，椭圆算子是一种修正的Helmholtz算子，通过线性微分算子来处理壁面效应。

湍流粘度（涡粘性）定义如下：

FLUENT 中默认的参数数值如下：

2.在FLUENT中应用V2F模型

本节主要内容：

1. 激活V2F模型

2. 定义边界条件

3. 3.      初始化k,e和v2

4. 激活V2F模型

FLUENT默认湍流模型中并没有V2f模型，需要在fluent控制台命令窗口中激活，激活命令为：

(allow-v2f-model)

然后在粘性模型中选择V2F模型

1. 定义边界条件的方式和其他模型一样

2. 初始化k,e和v2

合理的初始值对于模拟非常重要，通常建议采用充分发展段的湍流参数。

建议开始时采用k-e模型或者realizable k-e 模型计算，收敛之后切换成V2F模型

后处理与其他湍流模型一样，FLUENT计算结果中提供下面湍流参数：

•Turbulent Kinetic Energy (k)

•Turbulent Intensity

• Turbulent Dissipation Rate (Epsilon)

• Velocity Variance Scale (v2)

• Elliptic Relaxation Function

• Production of k

• Turbulent Viscosity

• Subgrid Turbulent Viscosity

• Effective Viscosity

• Turbulent Viscosity Ratio

• Effective Thermal Conductivity

• Effective Prandtl Number

• Wall Ystar

• Wall Yplus

 

本文主要参考 ANSYS Fluent V2F Turbulence Model Manual

纠错与讨论，请站内我

3.参考文献：

[1] M.Behnia, S. Parneix, Y. Shabany, and P. A. Durbin. "Numerical Study of Turbulent Heat Transfer inConfined and Unconfined Impinging Jets". International Journal of Heat and Fluid Flow. 20. 1-9.1999.

[2] P.A.Durbin. "Separated FlowComputations with the k-epsilon-v2 Model". AIAA Journal. 33(4). 659–664. 1995.

[3] S.Parneix, P. A. Durbin, and M. Behnia. "Computation of a 3D Turbulent Boundary Layer Usingthe V2F Model". Flow Turbulence andCombustion. 10. 19–46. 1998.