自从19世纪以来，选择一个合适的仿真模型以描述湍流被认为是一件非常麻烦的事情。尽管如此，工程师们仍然需要模拟真实世界的湍流流动以优化他们的设计。虽然目前已经构建了非常多的经验或半经验湍流模型以帮助工程师创建最适合自己工程问题的模型，但是湍流模型的选择过程往往需要进行大量的训练以及花费大量的误差和物理测试时间。
前文绕不开的湍流模型、绕不开的湍流模型（续）中，已经就当前最常用的湍流模型进行了介绍，在本文中将介绍湍流模型的选择。
现在，你已经学习了所有湍流模型家族的信息，此时你可能会问“那么，我到底该如何选择湍流模型呢？”
“在选择湍流模型之前，我们需要问自己，我们到底需要得到什么样的结果？”Mann说，“然后我们需要了解每个模型的优势和弱点，以便于在模型选择的过程中确保所选择模型的优势与自己的问题类型相一致。”
比如说我们要研究飞机外部的空气流动，Spalart-Allmaras模型将是一个非常好的选择，因为大量的测试表明SA模型能够很好的解决此类问题。然而，如果你想要进一步加深研究，比如说要研究失速攻角，那么SA模型就不再是好的选择。
“SA模型会告诉你流动依然附着在尾部，但实际上分离已经发生”Mann解释道，“因为该模型是为航空附着流动设计的，并没有足够的能力来充分预测失速。”
另一个影响模型选择的因素如近壁面网格分辨率。因为在近壁面附近的湍流流动与核心区的湍流流动具有较大的差异。流动在沿着壁面法向方向受到限制，涡变为各向异性，在近壁面区域，粘性子层内的流动变为层流流动，因此这对于很多假设流动为完全各项同性湍流的模型是不适合的。
“如果近壁面区域网格非常精细，则必须选择与近壁面湍流流动相兼容的模型。了解所选择的湍流模型是如何处理近壁面流动的各相异性及其他流动特征，对于模型的选择非常重要。”Mann说。
Marra认为，某些模型通过使用壁函数来不同地处理粘性子层和缓冲层。这些模型基于所求解的表征速度及压力值的便利数量不同而有所不同。
“每个湍流模型都有其优缺点。意识到他们各自的适用范围是准确选择合适模型的核心所在。”Marra指出，“一些模型非常适合于内部流动，而另一些模型则适用于复杂几何形状的外部流动。一些工程师可能对分离流、射流或者需要高精度计算升力、阻力或热通量感兴趣。一旦选中了能够满足当前问题的模型，那么下一步要做的工作就是使用能够捕捉所有流动细节的网格。
Corson解释说，“Altair的最佳实践包括识别湍流的主要特征，并根据此特征选择湍流模型。之后，工程师可以研究这些模型是如何与这些特征相匹配的，并将结果与实验数据进行比较。”
“一旦你确定了哪种模型对于所感兴趣的问题最有效，那么就可以将其应用到更为复杂的应用中。”Corson说，“我们不能保证模型在复杂情况下也能提供同水平的精度，但是此方法提供了一个获得可信的精度水平的起点。”
Marra还建议了一些影响工程师们选择湍流模型的因素，这些因素包括:
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模型在其适合范围内使用的精度
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模型在其不适用的场合产生恰当结果的能力
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模型的计算开销以及快速获取初步结果的能力
有时，工程师仍然需要在有限的计算资源下使用计算昂贵的模型，在这些情况下，Marra提出在在近壁面处使用边界层网格，在流动核心区内使用自适应网格细化 的实践方案。这可以帮助工程师们在精度及计算资源间做出做好的平衡。
经验丰富的CFD仿真专家可能会针对自身的问题列出几个可供选择的模型，然后基于计算结果和网格，从中选出最优的模型。
然而，无论你是谁或你正在模拟什么，一个号的做法是通过实验数据验证湍流模型产生的结果。即使是最优秀的人也可能犯错误，但最好是在开发周期的早期就能够发现这些错误。
“对于需要获得高精度流动特征的应用，选择最佳模型的方法是依据实验数据进行比较”，Corson说，“在这种情况下，研究湍流模型的敏感性是非常有必要的。一旦确定了此类应用的最佳模型，将来遇到类似的应用场合就可以依照相同的建模方法。”
一旦你为自己的应用选择了几种潜在的湍流模型，此时就需要确保这些模型存在与你所能使用的CFD软件中，否则，你可能需要更换新的CFD软件。
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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