大涡模拟 (LES)

大涡模拟 (LES) 本质上是一种瞬态方法，它会对流体域中所有位置的大尺度湍流进行直接求解，并对小尺度运动建模。

证明 LES 方法合理的一个理由是，它对湍流的“较少”部分建模，然后明确求解以了解其更多信息，湍流建模假设中的误差并不重要。 此外，它假设较小的涡是自相似的，并因此采用更简单且更通用的模型来求解它们。 计算开销是该方法的弱点，尽管小于直接数值模拟，但仍显昂贵。

与 RANS 方程不同，LES 中求解的方程是通过空间滤波而非求平均值得到的。 每个求解变量 $\phi$ 被分解为滤波值 $\tilde{\varphi }$ 和子滤波或亚网格值 $\phi \prime$：

其中$\phi$ 表示速度分量、压力、能量或组分浓度。

将分解的求解变量插入纳维-斯托克斯方程可产生已滤波物理量的方程。 滤波方程可以重新排列为与非稳态 RANS 方程相同的形式。 当然，湍流应力张量现在表示亚网格尺度应力。 这些应力产生自较大的已求解涡流与较小的未解析涡流之间的相互作用，并使用 Boussinesq 近似进行建模，如下所示：

其中：

• $\mathbf{\text{S}}$ 是平均应变率张量，由 Eqn. (1130) 给定并且通过已求解的速度场计算得出。
• $\tilde{v}$ 是滤波后的速度。

亚网格尺度湍流粘度 ${\mu }_t$ 必须由能够解释小涡流对已求解流体的作用的亚网格尺度模型来描述。

平均流量必须通过收集较长物理时间内的统计数据获得，和/或从齐次空间坐标获得。 Simcenter STAR-CCM+ 中提供了场函数监视器来监视场统计数据。