2方程式モデル
渦動粘性係数$ \nu_Tを次元解析して、乱流運動エネルギ$ kとエネルギ散逸率$ \varepsilonで表した渦粘性モデル
モデルの仮定
$ \overline{\bm v'\left(\frac12|\bm v'|^2+\frac{p'}\rho\right)}=\frac{\nu_T}{\sigma_k}\bm\nabla k
乱流流束密度と圧力流束密度を乱流運動エネルギ$ kの勾配で近似する
$ \sigma_kは無次元のモデル係数
渦粘性近似$ \bm\sigma_T=2\rho\nu_T\overline{\bm d}-\frac23\rho k\bm I
非圧縮性Newton流体の乱流運動エネルギ方程式にモデルの仮定を導入する
$ \frac{\overline{\rm D}k}{\overline{\rm D}t}=\frac{\bm\sigma_T}\rho:\overline{\bm d}-\varepsilon+\overline{\bm f'\cdot\bm v'}-\bm\nabla\cdot\left(\overline{\bm v'\left(\frac12|\bm v'|^2+\frac{p'}\rho\right)}+\nu\bm\nabla k\right)
$ =2\nu_T\overline{\bm d}:\overline{\bm d}-\frac23k\mathrm{tr}\overline{\bm d}-\varepsilon+\overline{\bm f'\cdot\bm v'}-\bm\nabla\cdot\left(\frac{\nu_T}{\sigma_k}\bm\nabla k+\nu\bm\nabla k\right)
$ =2\nu_T\overline{\bm d}:\overline{\bm d}-\varepsilon+\overline{\bm f'\cdot\bm v'}-\bm\nabla\cdot\left(\left(\frac{\nu_T}{\sigma_k}+\nu\right)\bm\nabla k\right)
$ \because\mathrm{tr}\overline{\bm d}=\bm\nabla\cdot\overline{\bm v}=0
あとはエネルギ散逸率の時間発展さえモデル化できればいい
これによっていろいろある
#2025-06-30 11:18:46