基于AIRPAK的铁路大型客站气流组织数值模拟和分析(6)
大涡模拟(LES)：按照湍流的涡旋学说，湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡旋造成的，大尺度的涡旋从主流中获得能量，它们是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。大尺度的涡旋通过相互作用把能量传递给小尺度的涡旋。小尺度的涡旋的主要作用是耗散能量，它们几乎是各向同性的，而且不同流动中的小尺度涡旋有许多共性。关于涡旋的上述认识就导致了大尺度涡模拟的数值解法。这种方法旨在用非稳态的N-S方程来直接模拟大尺度涡，但不直接计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模型来考虑，
这种影响称为亚格子Reynolds应力(subgrid Reynolds)。大多数亚格子Reynolds应力模型都是建立在涡粘性基础上，即把湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，即涡粘系数描述。大涡模拟方法对计算机内存及速度的要求仍比较高，但远低于直接模拟方法对计算机的要求，在工作站上甚至在PC机上都可以进行一定的研究上作，近年来的研究与应用日趋广泛。
Reynolds(雷诺)时均方程：这种方法是将非稳态控制方程对时间作平均，在所得的关于时均物理量的控制方程中包含了脉动量乘积的时均值等未知量，于是所得方程个数就小于未知量的个数。且不可能依靠进一步的时均处理而使控制方程组封闭，若要使方程组封闭，必须作出假设(即建立模型)，这种模型可把未知的更高阶的时间平均值表示成较低阶的计算中可以确定的量的函数，是目前过程湍流计算中采用的基本方法。在Reynolds时均方程法中，又有Reynolds应力方程法及湍流粘性系数法两大类。湍流动力粘度法(习惯上称湍流粘性系数法)是目前工程中数值计算应用最广的方法。
2.4 湍流基本模型
从基本方程出发，想纯粹运用数学演绎的手段得到均流的封闭方程组是不可能的，必须在某个阶段给出多余未知量的近似表达式而使问题封闭。这种用近似但可解的方程组来取代所谓严格但不封闭的方程组的过程成为“模拟”或者“模化”。模拟的方式可以是多种多样，这就形成了各种“模型”。
所谓湍流模型就是把湍流的脉动值附加项与时均值联系起来的一些特定关系式。引入
Boussinesq假设后，湍流模型就是把 与湍流时均参数联系起来的关系式。依据确定 的微分的微分方程数目多少，有零方程模型、一方程模型、双方程模型等。
零方程模型是指不使用微分方程，而是用代数关系式，把湍动粘度与时均值联系起来的模型。它只用湍流的时均连续方程和Reynolds方程组成方程组，把方程中的Reynolds应力用平均速度场的局部速度梯度来表示。零方程模型的方案有很多，其中最著名的是Prandtl 提出的混合长度模型(mixing length model)。混合长度理论的优点是直观简单，对于如射流、混合层、扰动和边界层等带有薄的剪切层的流动比较有效。但只有在简单流动中才比较容易给定混合长度 ，对复杂流动则很难确定 ，而且不能用于模拟带有分离及回流的流动，因此，零方程模型在实际工程中很少使用。
一方程模型考虑到湍动的对流运输和扩散运输，因而比零方程模型更为合理。但是，一方程模型中如何确定长度尺寸 仍为不易解决的问题，因此很难得到推广应用。
标准 两方程模型是典型的两方程模型。该模型是目前使用最广泛的湍流模型。该模型是由Launder和Spalding于1972年提出的。本课题就采用标准 两方程模型。
2.5 辐射模型
辐射传热通常用来描述电磁波引起的热传输，物体的温度高于绝对零度，不断地把热能变为辐射能，向外发出热辐射。同时也不断地吸收周围物体投射到它表面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变成热能。因此，辐射换热时物体之间相互辐射和吸收的综合效果。在热辐射中，波长处于红外波段的电磁波是最重要的。AIRPAK提供了两种数值模拟模型：面对面的辐射模型和离散坐标辐射模型。本课题采用面对面的辐射模型。
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