本章介绍了OpenFOAM中粘度模型的实现,OpenFOAM中的其他传输模型具有类似的结构,可以根据本章中提供的信息进一步开发。

OpenFOAM中提供了各种流体的粘度模型,因此本节将简要介绍粘度模型的物理和数值方面。粘度模型的实现在第11.2节中进行了介绍。有关粘度的更多信息,请参见[3,4]和类似的流体动力学教科书。

通常用于描述流体粘度的流动结构是所谓的库埃特流:两个平行板之间的流动以距离分开。下平面在空间中固定不动,而上平面以恒定速度运动。如图11.1所示。

图11.1 具有速度分布库埃特流

随着时间的推移,两个板块之间的速度梯度逐渐增大,从而产生应力,该应力作用于[3]中的上板块,即 其中表示以下列方式与运动粘度相关的动力粘度: 运动粘度是OpenFOAM用户指定的流体特性。大多数流体可以是牛顿流体:在牛顿流体中,粘性应力与应变率(速度梯度)线性相关。非牛顿流体表现出非线性应力-应变模型。为了便于模拟各种流体,OpenFOAM包括各种粘度模型以及标准牛顿模型: :

  • Newtonian表示 为常数的不可压缩牛顿流体
  • BirdCarreau表示不可压缩Bird-Carreau非牛顿流体
  • CrossPowerLaw表示基于非牛顿流体的不可压缩Cross-Power定律
  • Casson表示Casson非牛顿流体
  • HerschelBulkley表示Herschel-Bulkley非牛顿流体
  • PowerLaw表示基于幂律的非牛顿流体
  • Arrhenius其中粘度是一些其他标量(通常是温度)的函数。

粘度模型并不是影响粘度的唯一模型:湍流模型改变了所谓的有效粘度(参见第7章)。 如果湍流模型被禁用,粘度模型只决定了