как определить, является ли вихрь ламинарным или турбулентным

Во-первых, давайте определим, что подразумевается под турбулентностью и ламинарностью в случае, подобном тому, который вы описываете...

Число Рейнольдса потока дает меру относительной важности сил инерции (связанных с конвективным потоком) и сил вязкости. Из экспериментальных наблюдений видно, что при значениях Re ниже так называемого критического числа Рейнольдса течение является гладким и соседние слои жидкости скользят друг относительно друга обычным образом. Если применяемые граничные условия (BC) не меняются со временем, поток является устойчивым, и это ламинарный поток.

При значениях Re выше критического числа Рейнольдса происходит сложная серия событий, приводящая к радикальному изменению характера течения. В конечном состоянии поведение потоков является случайным и хаотичным. Движение в этом случае является по своей сути нестационарным явлением с постоянными БК - все характеристики течения изменяются случайным образом, и это турбулентное течение.

Хорошо, теперь, чтобы обратиться непосредственно к вашей проблеме. Из того, что вы спросили (я полагаю, что вы спросили об этом в нужном месте) и из чтения комментариев, я думаю, вы не поняли, чего на самом деле достигают модели Reynolds Average Navier-Stokes (RANS). Принимая сначала стандарт$\mathrm{k}-\epsilon$модель РАНС; эта модель (и все другие модели RANS, основанные на разложении Рейнольдса) обеспечивает модель для всех масштабов турбулентных длин, даже для шкалы Комгларова (большие вихри спускаются каскадом к все меньшим и меньшим вихрям, пока не будет достигнута шкала длины диссипации). Это то же самое для ГСЧ$\mathrm{k}-\epsilon$модель РАНС.

В стороне: Ренормализационная группа [$\mathrm{k}-\epsilon$] Модель (ГСЧ) использует статистическую механику и ограниченное количество предположений относительно статистики мелкомасштабной турбулентности, чтобы обеспечить строгую основу для расширения моделей турбулентной вязкости.

Поток, который вы описываете, представляет собой вращающийся поток с искривленным пограничным слоем (BL). Сейчас:

1. The $\mathrm{k}-\epsilon$Модель RANS очень плохо справляется с турбулентностью, возникающей в таких потоках, где криволинейный ПС и закрученный поток вызывают большие дополнительные деформации (я бы использовал$\mathrm{k}-\omega$-модель RANS).

2. Во-вторых, в потоке, который вы описываете, крупномасштабный вращательный поток (вихревой поток) может быть успешно решен с использованием чисто конвективной модели (только уравнение адвекции), и в динамике потока будет преобладать адвекция, а не (относительно мелкомасштабная) турбулентность. .

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос:

How do I determine if the vortex so formed is laminar or turbulent?

Течение в вашем случае будет иметь некоторые «пластинчатые» черты и быть полностью турбулентным. Для установления доминирующего фактора в данном случае должно быть очевидным. Именно объемное движение потока приводит в движение тип вихря, который вы описываете, а не турбулентность.

What paremeter will indiacate this?

Для случая, когда вы хотите установить масштаб длины турбулентных вихрей (относительно мелкомасштабный поток (возможно, уровень подсетки)), то с помощью$\mathrm{k}-\epsilon$-типа мы можем определить масштаб скоростей ($\vartheta$) и масштаб длины ($l$) крупнейших турбулентных вихрей через:

Вы можете усомниться в правильности использования переменной «маленький вихрь».$\epsilon$для определения масштаба «большого вихря»$l$. Это разумно, потому что для больших Re скорость, с которой большие вихри извлекают энергию из среднего потока, примерно соответствует скорости передачи энергии по спектру энергии к малым рассеивающим вихрям, если поток не меняется быстро (при условии, что вы делаете стационарное моделирование). если это не так, то энергия на каком-то турбулентном масштабе может неограниченно возрастать или уменьшаться.

Наконец, я был бы осторожен в выборе модели RAN. Преимущества и недостатки каждого из них хорошо задокументированы и должны быть учтены до выбора. Для вашего потока я бы предложил Menter SST$\mathrm{k}-\omega$модель, в которой используется$\mathrm{k}-\omega$возле стены и$\mathrm{k}-\epsilon$в свободном потоке (с соответствующей обработкой функции стены в зависимости от вашего кода).

Надеюсь, это поможет.