Türbülans yaklaşımlarını ayıran tek soru şudur: girdaplar modelleniyor mu, çözülüyor mu?
Dört basamak
RANS. Bütün türbülans ölçekleri modellenir; yalnız ortalama alan çözülür. En ucuz ve endüstride en yaygın yol. Ortalama büyüklükler — basınç kaybı, verim, toplam ısı akısı — için yeterlidir. Bkz. türbülans modeli notu.
URANS. Aynı modeller, zamana bağlı çözümle. Türbülanstan belirgin biçimde ayrışan periyodik bir olay varsa (girdap kopması, kanat geçişi) anlamlıdır. Türbülansın kendisini çözmez.
DES / hibrit. Sınır tabakada RANS, ayrılmış bölgede LES gibi davranır. Spalart ve arkadaşlarının önerisi, duvar yakınını çözmenin maliyetinden kaçınırken ayrılma sonrası girdapları çözmeyi amaçlar [1]. Ayrılmanın belirleyici olduğu problemlerde iyi bir denge.
LES. Büyük girdaplar çözülür, yalnız küçük ölçekler modellenir; Smagorinsky'nin alt-ızgara yaklaşımı bu ailenin ilk örneğidir [2]. Karışım, gürültü ve sıcaklık dalgalanması gibi büyüklükler için gerekir.
Karar ölçütü
| Aranan büyüklük | Yeterli yaklaşım |
|---|---|
| Basınç kaybı, verim, ortalama sıcaklık | RANS |
| Periyodik kuvvet, kanat geçiş yükü | URANS |
| Ayrılma sonrası akış, araç izi, aerodinamik gürültü kaynağı | DES |
| Karışım kalitesi, sıcaklık dalgalanması, akustik | LES |
Maliyet uyarısı
LES ve DES zamana bağlıdır ve istatistik toplamak zorundadır: birkaç akış geçiş süresi boyunca koşup ortalama almadan sonuç alınamaz. Toplam maliyet RANS'ın yüz katına kadar çıkabilir.
Ayrıca ağ gereksinimi farklıdır: LES'te ağ, modelin bir parçasıdır — çözülen ve modellenen ölçeğin sınırını ağ belirler. Bu yüzden LES'te "ağdan bağımsızlık" RANS'taki anlamıyla tanımlı değildir ve doğrulama ayrı bir dikkat ister. Bkz. doğrulama ve geçerleme notu.
Kaynaklar
- Spalart, P. R., Jou, W.-H., Strelets, M. & Allmaras, S. R. (1997). Comments on the feasibility of LES for wings, and on a hybrid RANS/LES approach. In Advances in DNS/LES, Greyden Press, Columbus, OH.
- Smagorinsky, J. (1963). General circulation experiments with the primitive equations. Monthly Weather Review, 91(3), 99–164. DOI: 10.1175/1520-0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149