Thanks for the quick and helpful re

Thanks for the quick and helpful reply!

I am supposed to become the thermal/fluid expert in the division of my company, so I am trying to build some documentation to which I can (and others) can later refer.

I am quoting below some information that I have gathered. I'd appreciate any comments or suggestions.

Standard k-e
The baseline two-transport-equation model solving for kinetic energy k and turbulent dissipation ε. Turbulent dissipation is the rate at which velocity fluctuations dissipate. This is the default k–ε model. Coefficients are empirically derived; valid for fully turbulent flows only. In the standard k-e model, the eddy viscosity is determined from a single turbulence length scale, so the calculated turbulent diffusion is that which occurs only at the specified scale, whereas in reality all scales of motion will contribute to the turbulent diffusion. The k-e model uses the gradient diffusion hypothesis to relate the Reynolds stresses to the mean velocity gradients and the turbulent viscosity. Performs poorly for complex flows involving severe pressure gradient, separation, strong streamline curvature. The most disturbing weakness is lack of sensitivity to adverse pressure gradients; another shortcoming is numerical stiffness when equations are integrated through the viscous sublayer which are treated with damping functions that have stability issues [F. R. Menter, “Zonal Two Equation k-w Turbulence Models for Aerodynamic Flows,” AIAA Paper #93-2906, 24th Fluid Dynamics Conference, July 1993; F. R. Menter, “Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications,” AIAA Journal, vol. 32, no. 8, pp. 1598-1605, 1994]. {Notes: The author’s self-investigation for flow through a pipe is consistent with the statements that this model is valid for flows without separation and for fully turbulent flow. Compared to a finned problem which had separation and which predicted erroneous results with the k-e model, this pipe flow did not have separation and results of k-e and k-w models showed good agreement for high Reynolds numbers. In this pipe flow, as Reynolds number was decreased, the difference between the inlet pressures predicted by the k-e and k-w models increased. Note that, based on the author’s limited experience, results for temperature are less sensitive to model choice and for velocity seem indifferent. Pressure results seem highly sensitive to both the model choice and the mesh. Be careful to check all results before deciding that results are valid. For additional details, see section entitled “Comparison of k-e and k-w Models.”}
Pros: Robust. Widely used despite the known limitations of the model. Easy to implement. Computationally cheap. Valid for fully turbulent flows only. Suitable for initial iterations, initial screening of alternative designs, and parametric studies.
Cons: Performs poorly for complex flows involving severe pressure gradient, separation, strong streamline curvature. Most disturbing weakness is lack of sensitivity to adverse pressure gradients; another shortcoming is numerical stiffness when equations are integrated through the viscous sublayer which are treated with damping functions that have stability issues [F. R. Menter, “Zonal Two Equation k-w Turbulence Models for Aerodynamic Flows,” AIAA Paper #93-2906, 24th Fluid Dynamics Conference, July 1993; F. R. Menter, “Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications,” AIAA Journal, vol. 32, no. 8, pp. 1598-1605, 1994].

Standard k-w
A two-transport-equation model solving for kinetic energy k and turbulent frequency ω. This is the default k–ω model. This model allows for a more accurate near wall treatment with an automatic switch from a wall function to a low-Reynolds number formulation based on grid spacing. Demonstrates superior performance for wall-bounded and low Reynolds number flows. Shows potential for predicting transition. Options account for transitional, free shear, and compressible flows. The k-e model uses the gradient diffusion hypothesis to relate the Reynolds stresses to the mean velocity gradients and the turbulent viscosity. Solves one equation for turbulent kinetic energy k and a second equation for the specific turbulent dissipation rate (or turbulent frequency) w. This model performs significantly better under adverse pressure gradient conditions. The model does not employ damping functions and has straightforward Dirichlet boundary conditions, which leads to significant advantages in numerical stability. This model underpredicts the amount of separation for severe adverse pressure gradient flows.
Pros: Superior performance for wall-bounded boundary layer, free shear, and low Reynolds number flows. Suitable for complex boundary layer flows under adverse pressure gradient and separation (external aerodynamics and turbomachinery). Can be used for transitional flows (though tends to predict early transition).
Cons: Separation is typically predicted to be excessive and early. Requires mesh resolution near the wall.


BSL k-w
A variant of the standard k–ω model. Combines the original Wilcox k-w model for use near walls and the standard k–ε model away from walls using a blending function. This eliminates the standard k-w model’s strong sensitivity to free stream conditions without sacrificing near-wall performance.

SST k-w
Shear Stress Transport (SST) is a variant of the standard k–ω model. Combines the original Wilcox k-w model for use near walls and the standard k–ε model away from walls using a blending function, and the eddy viscosity formulation is modified to account for the transport effects of the principle turbulent shear stress [F. R. Menter, “Zonal Two Equation k-w Turbulence Models for Aerodynamic Flows,” AIAA Paper #93-2906, 24th Fluid Dynamics Conference, July 1993; F. R. Menter, “Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications,” AIAA Journal, vol. 32, no. 8, pp. 1598-1605, 1994]. Also limits turbulent viscosity to guarantee that τT~k. The transition and shearing options are borrowed from standard k–ω. No option to include compressibility.


SST k-w
Shear Stress Transport (SST) is a variant of the standard k–ω model. Combines the original Wilcox k-w model for use near walls and the standard k–ε model away from walls using a blending function, and the eddy viscosity formulation is modified to account for the transport effects of the principle turbulent shear stress [F. R. Menter, “Zonal Two Equation k-w Turbulence Models for Aerodynamic Flows,” AIAA Paper #93-2906, 24th Fluid Dynamics Conference, July 1993; F. R. Menter, “Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications,” AIAA Journal, vol. 32, no. 8, pp. 1598-1605, 1994]. Also limits turbulent viscosity to guarantee that τT~k. The transition and shearing options are borrowed from standard k–ω. No option to include compressibility.

Pros: Offers similar benefits as standard k–ω. The SST model accounts for the transport of turbulent shear stress and gives highly accurate predictions of the onset and the amount of flow separation under adverse pressure gradients. SST is recommended for high accuracy boundary layer simulations.
Cons: Dependency on wall distance makes this less suitable for free shear flows compared to standard k-w. Requires mesh resolution near the wall.
A Reynolds Stress model may be more appropriate for flows with sudden changes in strain rate or rotating flows while the SST model may be more appropriate for separated flows.

Kết quả (Việt) 2:

Cảm ơn bạn đã trả lời nhanh và hữu ích! Tôi phải trở thành nhiệt / chuyên gia dịch trong bộ phận của công ty tôi, vì vậy tôi đang cố gắng xây dựng một số tài liệu mà tôi có thể (và những người khác) sau đó có thể tham khảo. Tôi trích dẫn dưới đây một số thông tin mà tôi đã thu thập được. Tôi đánh giá cao bất kỳ ý kiến đóng góp. Chuẩn ke đường cơ sở hai vận chuyển phương trình mô hình giải quyết cho động k năng lượng và sóng gió tản ε. Tản hỗn loạn là tỷ lệ mà tại đó biến động tốc độ tiêu tan. Đây là mô hình k-ε mặc định. Hệ số được thực nghiệm thu được; chỉ có giá trị lưu chuyển hoàn toàn hỗn loạn. Trong mô hình ke tiêu chuẩn, độ nhớt xoáy được xác định từ một quy mô chiều dài bất ổn duy nhất, do sự khuếch tán hỗn loạn tính là điều mà chỉ xảy ra ở các quy mô nhất định, trong khi trên thực tế tất cả các quy mô của chuyển động sẽ đóng góp vào sự khuếch tán hỗn loạn. Các mô hình giả thuyết ke sử dụng khuếch tán dốc để liên Reynolds nhấn mạnh đến các gradient vận tốc trung bình và độ nhớt hỗn loạn. Thực hiện kém cho dòng chảy phức tạp liên quan đến gradient áp lực nặng nề, tách, cong tinh giản mạnh mẽ. Sự yếu kém đáng lo ngại nhất là thiếu sự nhạy cảm với gradient áp lực bất lợi; thiếu sót khác là độ cứng khi số phương trình được tích hợp thông qua các lớp con nhớt được điều trị bằng giảm xóc chức năng mà có vấn đề ổn định [FR Menter, "khu, Hai Equation kw Models Turbulence cho khí động học Flows," AIAA Paper # 93-2906, 24 Lỏng Dynamics Hội nghị , tháng 7 năm 1993; FR Menter, "Two-Equation Eddy-nhớt Models Turbulence cho các ứng dụng kỹ thuật," AIAA Journal, vol. 32, không có. 8, pp. 1598-1605, 1994]. {Ghi chú: tự điều tra của tác giả đối với dòng chảy qua một đường ống là phù hợp với báo cáo rằng mô hình này là hợp lệ cho các dòng mà không tách rời và cho dòng chảy hoàn toàn hỗn loạn. So với một vấn đề vây mà đã ly thân và có dự đoán kết quả sai với mô hình ke, lưu lượng đường ống này không có sự phân công và kết quả của ke và kw mô hình cho thấy thỏa thuận rất tốt cho số Reynolds cao. Trong dòng chảy đường ống này, là số Reynolds đã giảm, sự khác biệt giữa áp lực đầu vào dự đoán của các mô hình và ke kw tăng. Lưu ý rằng, dựa trên kinh nghiệm hạn chế của tác giả, kết quả cho nhiệt độ là ít nhạy cảm với mô hình lựa chọn và vận tốc có vẻ thờ ơ. Kết quả áp ra có vẻ rất nhạy cảm với việc lựa chọn mô hình và lưới. Hãy cẩn thận để kiểm tra tất cả các kết quả trước khi quyết định rằng kết quả có giá trị. Để biết thêm chi tiết, xem phần "So sánh ke và kw Models."} Ưu điểm: Mạnh mẽ. Sử dụng rộng rãi mặc dù những hạn chế của mô hình được biết đến. Dễ dàng để thực hiện. Tính toán giá rẻ. Chỉ có giá trị lưu chuyển hoàn toàn hỗn loạn. . Thích hợp cho lặp ban đầu, kiểm tra ban đầu của thiết kế thay thế, và nghiên cứu tham số Nhược điểm: Thực hiện kém cho dòng chảy phức tạp liên quan đến gradient áp lực nặng nề, tách, cong tinh giản mạnh mẽ. Hầu hết các điểm yếu đáng lo ngại là thiếu nhạy cảm với gradient áp lực bất lợi; thiếu sót khác là độ cứng khi số phương trình được tích hợp thông qua các lớp con nhớt được điều trị bằng giảm xóc chức năng mà có vấn đề ổn định [FR Menter, "khu, Hai Equation kw Models Turbulence cho khí động học Flows," AIAA Paper # 93-2906, 24 Lỏng Dynamics Hội nghị , tháng 7 năm 1993; FR Menter, "Two-Equation Eddy-nhớt Models Turbulence cho các ứng dụng kỹ thuật," AIAA Journal, vol. 32, không có. 8, pp. 1598-1605, 1994]. Chuẩn kw Một mô hình giải quyết hai vận chuyển phương trình động học cho k năng lượng và tần số ω hỗn loạn. Đây là mô hình k-ω mặc định. Mô hình này cho phép cho một bức tường điều trị chính xác hơn ở gần với một công tắc tự động từ một chức năng bức tường để xây dựng một số lượng thấp Reynolds dựa trên khoảng cách giữa các lưới điện. Chứng tỏ hiệu năng cao cho tường bao bọc và số Reynolds thấp thổi. Cho thấy tiềm năng cho việc dự đoán quá trình chuyển đổi. Chiếm tùy chọn cho chuyển đổi, cắt miễn phí, và dòng chảy nén. Các mô hình giả thuyết ke sử dụng khuếch tán dốc để liên Reynolds nhấn mạnh đến các gradient vận tốc trung bình và độ nhớt hỗn loạn. Giải quyết một phương trình cho hỗn loạn k động năng lượng và phương trình thứ hai với tỷ lệ tản hỗn loạn cụ thể (hoặc tần số sóng gió) w. Mô hình này thực hiện tốt hơn đáng kể trong điều kiện bất lợi gradient áp suất. Mô hình không sử dụng chức năng giảm chấn và có điều kiện biên Dirichlet đơn giản, dẫn đến lợi thế đáng kể trong sự ổn định bằng số. Mô hình này underpredicts lượng tách cho dòng chảy bất lợi nghiêm trọng gradient áp suất. Ưu điểm: hiệu suất Superior cho lớp tường giáp ranh giới, cắt miễn phí, và số Reynolds thấp thổi. Thích hợp cho lớp biên phức tạp chảy dưới gradient áp lực bất lợi và tách (khí động học bên ngoài và turbomachinery). Có thể được sử dụng cho các dòng chuyển đổi (mặc dù có xu hướng dự đoán chuyển sớm). Nhược điểm: Tách thường được dự đoán là quá mức và đầu. Đòi hỏi độ phân giải lưới gần tường. BSL kw Một biến thể của mô hình k-ω chuẩn. Kết hợp các mô hình kw Wilcox gốc để sử dụng gần các bức tường và các tiêu chuẩn mô hình k-ε xa tường sử dụng một chức năng pha trộn. Điều này giúp loại bỏ sự nhạy cảm mạnh mẽ các mô hình kw của tiêu chuẩn với điều kiện dòng tự do mà không bị mất hiệu suất gần tường. SST kw cắt stress Giao thông vận tải (SST) là một biến thể của mô hình k-ω chuẩn. Kết hợp các mô hình ban đầu Wilcox kw để sử dụng gần các bức tường và các mô hình k-ε chuẩn khỏi bức tường bằng cách sử dụng chức năng trộn, và việc xây dựng nhớt xoáy được cải tiến để giải những tác động giao thông vận tải của các nguyên tắc hỗn loạn căng thẳng cắt [FR Menter, "địa đới Hai phương trình Models kw Turbulence cho khí động học dòng chảy, "AIAA Paper # 93-2906, 24 Lỏng Dynamics Hội nghị, tháng 7 năm 1993; FR Menter, "Two-Equation Eddy-nhớt Models Turbulence cho các ứng dụng kỹ thuật," AIAA Journal, vol. 32, không có. 8, pp. 1598-1605, 1994]. Cũng có giới hạn độ nhớt đầy sóng gió để đảm bảo rằng τT ~ k. Các tùy chọn chuyển đổi và cắt được vay mượn từ các tiêu chuẩn k-ω. Không có tùy chọn để bao gồm nén. SST kw cắt stress Giao thông vận tải (SST) là một biến thể của mô hình k-ω chuẩn. Kết hợp các mô hình ban đầu Wilcox kw để sử dụng gần các bức tường và các mô hình k-ε chuẩn khỏi bức tường bằng cách sử dụng chức năng trộn, và việc xây dựng nhớt xoáy được cải tiến để giải những tác động giao thông vận tải của các nguyên tắc hỗn loạn căng thẳng cắt [FR Menter, "địa đới Hai phương trình Models kw Turbulence cho khí động học dòng chảy, "AIAA Paper # 93-2906, 24 Lỏng Dynamics Hội nghị, tháng 7 năm 1993; FR Menter, "Two-Equation Eddy-nhớt Models Turbulence cho các ứng dụng kỹ thuật," AIAA Journal, vol. 32, không có. 8, pp. 1598-1605, 1994]. Cũng có giới hạn độ nhớt đầy sóng gió để đảm bảo rằng τT ~ k. Các tùy chọn chuyển đổi và cắt được vay mượn từ các tiêu chuẩn k-ω. Không có tùy chọn để bao gồm nén. Ưu điểm: Cung cấp các lợi ích tương tự như tiêu chuẩn k-ω. Các mô hình SST chiếm cho việc vận chuyển ứng suất cắt và hỗn loạn cho những dự đoán chính xác cao của sự khởi đầu và số lượng tách dòng chảy dưới dốc áp lực bất lợi. SST được khuyến khích cho độ chính xác cao lớp biên mô phỏng. Nhược điểm: phụ thuộc vào khoảng cách tường làm này ít thích hợp cho cắt miễn phí dòng so với tiêu chuẩn kw. Đòi hỏi độ phân giải lưới gần tường. Một mô hình căng thẳng Reynolds có thể thích hợp hơn đối với dòng chảy với những thay đổi đột ngột tỷ lệ biến dạng hoặc các luồng luân phiên trong khi mô hình SST có thể thích hợp hơn đối với dòng chảy tách ra.