LES(Large Eddy Simulation,大涡模拟)是一种用于数值模拟湍流的方法,是在DNS(Direct Numerical Simulation,直接数值模拟)和RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes,雷诺平均Navier-Stokes方程)之间的一种中间方法。LES方法的主要思想是对湍流场进行分解,将大尺度涡旋划分为可直接模拟或明确处理的部分,而将小尺度涡旋则视为可忽略的,并采用参数化模型来描述其效应。
LES大涡模拟的主要特点可以总结为以下几点:
○ 模拟尺度:在LES模拟中,大涡模拟的重点在高时间分辨率下解决大尺度涡旋的动力学特性。它通常适用于中高雷诺数湍流(Reynolds number)情况,湍流尺度范围介于几个网格到几十个网格的尺度之间。
○ 涡旋划分:LES方法尝试将流场分解为大、中、小三种尺度的流动,将小尺度涡旋看作是为粘性耗散和不可解决的,而更重要的是深入理解大尺度涡旋并描述其动力学特性,小尺度涡旋则通过子网格尺度与代表性体积元等方法模型化了其影响。
○ 参数化模型:在LES方法中,采用了不同的模型来描述计算域中的小尺度涡旋效应,如壁面函数、流动转换等。这些模型包括Smagorinsky模型、WALE模型、Vreman模型等。这些模型可以是线性或非线性的,取决于使用的具体模型。
○ 积分时间尺度:应根据问题的特征和涡旋尺度选择合适的积分时间尺度。 与DNS不同,LES使用高时间分辨率来解决大涡旋,但仍需选择合适的涡旋积分时间尺度来确定模型所描述的小涡旋。选择合适的积分时间尺度可确保LES所得结果的准确性和可靠性。
总之,LES大涡模拟是一种广泛应用于数值模拟湍流的方法,其独特的大尺度模拟和小尺度涡旋模型参数化策略使其能够更好的描述湍流动力学特性,并在许多CFD应用中得到了广泛的应用。
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