REYNOLDS - AVERAGED SIMULATION
Biaya komputasi DNS dan, dalam tingkat yang lebih rendah, LES terlalu besar untuk sebagian besar CFD praktis, seperti yang dibahas di Bagian 6.8. Sebagai gantinya, simulasi rata-rata Reynolds (RAS) menyediakan metode yang jauh lebih terjangkau untuk menghitung turbulensi.
Ini memecahkan persamaan untuk variabel lapangan "rata-rata" untuk menghindari penyelesaian fluktuasi kecil. Alih-alih mempertimbangkan rata-rata selama interval waktu, kita membayangkan aliran yang sama diulang beberapa kali dengan kondisi awal yang sama (2 contoh di bawah ini).
Solusi-solusi bervariasi karena perbedaan dalam kondisi awal dan sifat yang kacau dari turbulensi. Rata-rata ensemble menghitung solusi rata-rata, disimbolkan sebagai , dengan mempertimbangkan beberapa realisasi dari aliran yang sama.
Setiap bidang, misalnya ,didekomposisi menjadi bidang yang ter-averaging, diwakili oleh ,dan bidang fluktuasi acak, disimbolkan sebagai , sesuai dengan persamaan yang diberikan.
(6.11) |
Kita dapat menerapkan dekomposisi ini pada bidang-bidang dalam persamaan konservasi momentum Eq. (2.27) dengan tegangan π yang terbagi menjadi π dan π sebagai berikut:
(6.12) |
Mari kita asumsikan konstanta π dan bahwa gaya tubuh tidak tunduk pada fluktuasi turbulen. Memisahkan bidang-bidang yang tersisa, yaitu π², π, dan π, menjadi komponen instan dan fluktuasi sesuai dengan Persamaan (6.11), dan mengambil rata-rata ensemble dari Persamaan (6.12), menghasilkan hal berikut:
(6.13) |
Persamaan yang dirata-ratakan Eq. (6.13) diperoleh menggunakan hubungan-hubungan berikut untuk bidang umum dan : ; ; ; . Hubungan untuk turunan yang dirata-ratakan adalah: ; ;
Reynolds stress
Istilah untuk kuantitas rata-rata dalam Persamaan (6.13) sama seperti dalam Persamaan (6.12). Perbedaannya adalah bahwa Persamaan (6.13) mencakup tambahan istilahΒ Β yang mengandung fluktuasiΒ Β .
Argumen dari turunan divergensi ini adalah sebuah tensor yang dikenal sebagai tegangan Reynolds.
(6.14) |