分离涡模拟 (DES)

分离涡模拟 (DES) 是一种混合建模方法，它将流体某些部分的雷诺平均 (RANS) 模拟特征与流体其他部分的大涡模拟 (LES) 特征相结合。

非稳态 RANS 方程适用于不稳定性由外界施加（例如，时间变化边界条件）或本身所固有（例如，大规模分离流中的涡流脱落）的瞬态情况。 在后一种情况下，瞬态模拟产生的结果通常会比尝试使用稳态方法产生的结果更佳。 但是，成功的非稳态 RANS 模拟要求湍流的时间尺度与平均流不稳定不同。 此外，湍流模型的限制可能会排除正确的不稳定结果。

设置 DES 湍流模型，以便使用基础 RANS 封闭模型来求解边界层和无旋流区域。 但是，湍流模型在本质上将会修改，以便在网格足够精细时能够模拟分离流区域中的基础 LES 亚网格尺度模型。 通过这种方式，可以从两个角度均得到最佳方案：边界层中的 RANS 模拟和非稳态分离区域中的 LES。 有关 DES 的详细背景，请参见 [362]。

Simcenter STAR-CCM+ 提供三种不同 RANS 模型的 DES 建模方法：

• Spalart-Allmaras 分离涡模型
• 椭圆混合 K-Epsilon 分离涡模型
• SST K-Omega 分离涡模型

已实现以下 DES 变体：

• 延迟分离涡模拟 (DDES)
• 改进延迟分离涡模拟 (IDDES)

DDES 模型引入了一个延迟因子，使模型能够在空间加密可能导致模糊行为的网格上更有效地区分 LES 和 RANS 区域。

对于 IDDES，亚网格长度尺寸包括与壁面距离的依赖性。 此方法可用于在较薄的近壁区域（壁面距离远小于边界层厚度）中使用 RANS。 为了向 DES 公式提供一些 WMLES（壁面建模的 LES）功能，特别引入了 IDDES。

尽管 DES 有望解决特定类型的模拟问题，但必须注意的是，此方法无法解决所有湍流建模问题。 创建适当的网格是一种艺术，需要获得非稳态模拟且收集统计数据，以便像在 LES 中一样获得平均场。