3EWATER之湍流粘性系数（Eddy Viscosity Coefficient）

三易思创

在之前的文章中，我们推导了3EWATER使用的动量守恒的浅水方程式（当然这是简化版本，由于3EWATER采用的是曲面正交网格，实际还需要对方程进行坐标转换）。

其中中包含一个十分重要的力——雷诺应力。

雷诺应力是由于湍流脉动运动所形成的附加应力（包括正应力和切应力，正应力一般较小可忽略），它表示湍流脉动动量通量的平均值。

对于河流、湖泊、海洋这种大尺度（large-scale flow）流动，其表达形式为：

湍流粘性系数

湍流粘性系数类似于流体粘性系数，但有所区分。流体的粘性系数的大小是由流体分子的性质和分子之间的相互作用决定的，他们与流体的运动状态无关（例如水在压强为101.325kPa、温度为20℃条件下的动力粘性系数为）。而湍流粘性系数则仅仅是用来反映湍流中由于随机脉动导致涡团扩散剧烈程度的一个参数，它和流体的自身的属性无关，仅与湍流的运动状态相关。接下来用一个扰流问题来说明湍流粘性系数的作用。

我们选择长江流域的一段河道作为模拟区域，绘制网格，在如下图所示位置设置薄坝，薄坝是一种厚度可以忽略不计的水工建筑物，能起到完全阻水的作用。

进入“模型参数”→“紊流模型”→“二维紊流模型参数”，将“背景水平方向涡流粘性”设置为0[m2/s]。在对比模型中，将该参数设置为20[m2/s]。

配置好模型的其他参数，开始计算。计算结束后，用QUICKPLOT加载案例，用矢量箭头形式展现流场的平均流速，下面是薄坝处的流场模拟结果截图：

背景水平方向涡流粘性系数为

0

的流场

背景水平方向涡流粘性系数为

20

的流场

可以看到，在背景水平方向涡流粘性系数为0时，水流在薄坝后方形成了回流区，出现两个旋转方向相反的漩涡。当湍流粘性参数设置为20时，湍流粘性增大，涡流与周围流体进行能量交换的程度加大，造成涡流能量的损失，因此基本没有出现漩涡。因为湍流粘性系数与流体的运动状态相关，因此在模拟初始阶段，需要假定一个初始值，并在后续的参数率定过程中不断调整，直到模型结果与实测数据吻合。此外在三维模拟中，还需要设置垂向的湍流粘性系数，不过垂向的湍流粘性系数一般远远小于水平方向。

详情请咨询北京三易思创科技有限公司3EWATER软件产品咨询工程师，三易思创诚邀与您的合作！

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白雪

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中分

              多谢分享 学习找到了

白雪

谢谢版主的关注，继续努力，呵呵！

善用

谢谢楼主的非常好的绝妙的好资料啊。