RANS和URANS的区别及适用范围是什么

chunshui2003

众所周知，数值计算流体动力学的常用3种方法为DNS、LES和RANS。对于它们的适用范围和特点通过阅读文献已较为了解。作为RANS的非稳态版URANS（不知道这样定义是否正确），请问它和RANS的主要区别在哪里，其适用范围又有什么不同？
还望大家指教。

Heidiadalheid

雷诺平均，经常被误解为时间平均，其实应该是样本平均。只是在不同的条件下，样本平均可以用这样那样的平均方式代替。从RANS和URANS的平均方式与求解结果的验证方法上来看：

1.若流动“时间统计”均匀，也即T趋于无穷大时，T上的时间平均存在，且时均值与时间无关。对应的是RANS，因此可以用实验数据做样本平均（或很长时间的时间平均）跟RANS结果对比。可以肯定的是：RANS计算出的结果是流场变量的系统平均。

2.若流场存在缓变周期T2（imposed unsteadiness），湍流脉动周期为T1，且T1，T2满足这样的条件：存在T对于T2来说无穷小，对于T1来说无穷大，那么可以在T上作时间平均得到URANS。对于实验数据与仿真数据的对比，当比较均值时，可以用实验数据在T上作平均跟URANS结果对比；若要对比脉动值，则需要把URANS捕捉到的脉动（URANS结果减去URANS结果的时间平均值（该值应该与时间无关））跟湍流模型模拟的脉动值加起来跟实验脉动数据（实验值减去它的二次时间平均）对比。

3.若不满足上面那条，但是流动属周期流动的，则可以通过相平均得到URANS，此时可用实验数据做相平均与URANS的结果对比，且可以通过判断URANS结果的时间平均是否与时间无关来确定此种流动是否合适用URANS。对于实验数据与仿真数据的对比，当比较均值时，可以用实验数据做相平均作跟URANS结果直接对比；若要对比脉动值，则需要把URANS捕捉到的脉动（URANS结果减去URANS结果的时间平均值（该值也应该与时间无关））跟湍流模型模拟的脉动加起来跟实验脉动数据（实验值减去其相平均值的时均值）对比。

若上面的都不满足（可以用URANS的结果做时间平均后是否随时间变化来确定），就只能老老实实的用系统平均，或者LES或DNS了。

以上转自邹栋科学网博客

chunshui2003

Heidiadalheid 发表于 2017-9-13 08:05
雷诺平均，经常被误解为时间平均，其实应该是样本平均。只是在不同的条件下，样本平均可以用这样那样的平均 ...

非常感谢您的帮助。有一些理论暂时还不理解，我还要好好看看。

kkkttt

chunshui2003 发表于 2017-9-13 09:53
非常感谢您的帮助。有一些理论暂时还不理解，我还要好好看看。

湍流方面的理论太高深了，望而却步