一、湍流参数的类型

在FLUENT流场仿真的湍流设置中，需要对边界条件的湍流参数进行设定。虽然流动进出口处的湍流设置对于计算结果常常没有较大影响。但某些情况下（流动进出口处的湍流水平接近于边界层内的湍流水平，甚至高于边界层内的湍流水平，如射流），湍流参数会影响收敛速度与仿真结果，所以需要大致估计各参数的值。

如上图，Fluent常用的边界湍流参数有六个，分别是：湍动能(k)、湍流耗散率(ε，使用k-epsilon湍流模型)或比耗散率(ω，使用k-omega湍流模型)、湍流强度(Intensity)、湍流长度尺度(Length Scale)、湍流粘度比(Viscosity Ratio)、水力直径(Hydraulic Diameter)。在Fluent进出口湍流参数设置过程中，往往需要选择其中两个湍流参数设置。

注意：Outlet边界条件的湍流参数设置会在参数前加上Backflow，这表示的是出口出现回流时，回流的湍流参数。如无回流现象则参数无效。

二、湍流参数的计算

1、湍流强度（Turbulence Intensity，I）

湍流强度是速度波动的均方根u'与平均流速 $u_{avg}$ 的比值。小于等于1%为低湍流强度，大于10%为高湍流强度。对于内部流动，气流充分发展时的公式为：

$I=\frac{u'}{u_{avg}}=0.16\cdot Re^{-\frac{1}{8}}$

$Re=\frac{\rho \cdot u\cdot D_{H}}{\mu }$

其中，I为湍流强度，Re为雷诺数，u为流体流速，DH为水力直径，μ为黏性系数。

对于内部流，如果上游的气流没有充分发展，没有受到干扰，可以使用低湍流强度。Fluent默认的湍流强度为5%。设置这个参数时，可以先大概估算出工况的雷诺数，进而估算出湍流强度。或者自己能够确定工况湍流水平的高低，然后大概给出湍流强度即可。

2、湍流长度尺度（Turbulence Length Scale，l）

湍流长度尺度l与涡流的大小有关。充分发展的管内流动中，湍流长度尺度l与管道的物理尺寸之间存在近似关系，公式为：

$l=\frac{0.07L}{C_{\mu }^{0.75}}$

其中，l为湍流尺度，L为特征尺度，可当做水力直径（但是，如果湍流扰动是由于流动中的障碍物，如旋叶、穿孔板，则L应为障碍物的特征长度，而不是水力直径。）。因数0.07是基于充分发展的湍流管流中的混合长度的最大值。Cμ是k-e湍流模型的一个常数项系数，一般默认值为0.09。此系数可在Fluent k-e湍流模型的"Model Constants"的"Cmu"中查询到。

对于入口有湍流边界层的壁面边界流动，不需要通过上式计算，湍流长度尺度可直接确定为边界层厚度的0.4倍，公式为：

$l=0.4\cdot \delta _{99}$

3、湍流粘度比（Turbulent Viscosity Ratio，μt）

这个参数是湍流粘度与流体动力粘度的比值。对于标准k-epsilon模型，其中最重要的假设就是用湍动能k和湍流耗散率ε来表示湍流粘度 $\mu _{t}$ ：

$\mu _{t}=\rho \cdot C_{\mu }\cdot \frac{k^{2}}{\varepsilon }$

其中， $C_{\mu }$ 意义同前。 $\mu _{t}$ 一般不必精确计算，仅需大致估计。一般湍流粘度比在1-10之间，默认值为10。对于低湍流水平如外部自由流，湍流粘度比可设置为1。对于中等湍流水平，湍流粘度比可设置为10。而对于高湍流水平，这个数值最大可以设置为100。

在仿真过程中，会经常出现：湍流粘度比被限制"Turbulent viscosity limited to viscosity ratio of 1.00e+05 in *** cells"的问题，其实是因为计算过程中湍流水平极高，已经达到了实际工况不可能的情况。如果实际工况中没有这么大的湍流，则需适当减小此参数，以消除此警告。