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流体力学中的湍流强度(turbulence intensity)
一、定义
湍流强度(turbulence intensity)也被称为湍流级(turbulence level),被定义为: I ≡ u ′ U I \equiv \frac{u'}{U} I≡Uu′ 其中, u ′ u' u′ 表示湍流速度波动的均方根, U U U表示平均速度(即雷诺平均得到的平均速度,见博文“流体动力学中的雷诺平均(Reynolds averaging )”)。 如果湍流能量 k k k已知,那么 u ′ u' u′能被计算为: u ′ ≡ 1 3 ( u x ′ 2 + u y ′ 2 + u z ′ 2 ) = 2 3 k u' \equiv \sqrt{\frac{1}{3} \, ( u_x'^2 + u_y'^2 + u_z'^2 )} = \sqrt{\frac{2}{3}\, k} u′≡31(ux′2+uy′2+uz′2) =32k U U U可以通过三个平均速度分量 U x U_x Ux, U y U_y Uy和 U z U_z Uz计算获得: U ≡ U x 2 + U y 2 + U z 2 U \equiv \sqrt{U_x^2 + U_y^2 + U_z^2} U≡Ux2+Uy2+Uz2 二、湍流强度估计当为CFD模拟设置边界条件时,通常需要估计入口的湍流强度。为了准确地估计该湍流强度,最好有某种形式的测量或以前的经验作为估计的基础。 以下是对入射湍流强度的常见估计的几个例子: 1. 高湍流情况(High-turbulence case)复杂几何形状(如热交换器)内的高速流动和旋转机械(涡轮机和压缩机)内的流动。通常,湍流强度在5%和20%之间。 2. 中度湍流情况(Medium-turbulence case)在不复杂的装置中的流动,比如大型泵中,通风流动等,或者低速流动(低雷诺数数)。通常,湍流强度在1%到5%之间。 3. 低强度湍流情况(Low-turbulence case)源自如汽车、潜艇和飞机上的外部流动。非常高质量的风洞也可以达到非常低的湍流水平。通常,湍流强度非常低,远低于1% |
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