使用OpenFOAM的實用大渦仿真（LES）（英文，全套案例）

發布于2025年12

英語 |時長：6節講座（2小時20分鐘） 

您將學到的內容 

利用空間濾波從納維–斯托克斯方程推導LES表述 理解子網格尺度（SGS）應力及SGS模型

的物理作用 實現并比較主要SGS模型：Smagorinsky、WALE、k方程、動力學和混合模型 RANS–LES（DES/IDDES）

建立并運行針對方柱

體湍流的實用LES模擬分析渦流脫落、尾流動力學、湍流統計和網格分辨率要求

比較 LES 結果與 k-ω SST RANS 以評估準確性和計算成本

應用工程問題中墻體解析與壁面建模 LES 在工程問題中的指導

描述

大渦仿真（LES）是一種先進的湍流建模方法，能夠在建模較小尺度的同時解析大尺度湍流結構。與傳統RANS模型相比，LES能更好地預測非穩態、分離和尾流主導的流動，但需要謹慎的建模選擇和網格設計。本課程為使用 OpenFOAM 提供了實用且直觀的 LES 入門，重點是物理理解和正確應用，而非詳細的數學推導。本課程對LES如何從Navier–Stokes方程推導出來進行了概念性概述，解釋了空間濾波、濾波器寬度以及子網格尺度（SGS）應力的物理意義。重點在于理解所解決的部分、建模的部分以及為何需要SGS模型，而無需逐步進行數學推導。你將學習不同的 SGS 和混合 RANS–LES 模型在實際中的表現，包括：Smagorinsky、WALE 和 k 方程 SGS 模型。混合 RANS–LES 方法如 DES 和 IDDESA 課程的主要部分是將 LES 工作流程應用于真實工程基準：通過方柱體的湍流。利用此情況，你將搭建并運行OpenFOAM中的LES模擬，比較不同的SGS模型，分析渦流脫落、尾流動力學和湍流統計。所有LES結果均與基線k–ω SST RAN模擬進行比較，以突出準確性和計算成本的權衡。課程還提供了實用建模指導，包括網格分辨率要求、時間步選擇、墻體解析與墻體建模的LES概念，以及需要避免的常見陷阱。從工程角度討論湍流尺度的估計和LES結果的解讀。為支持實踐學習，課程包含所有演示的完整OpenFOAM案例文件，以及總結理論概念、建模指南和最佳實踐的額外PDF文檔。課程結束時，您將有信心在實際工程應用中建立、運行和評估LES及混合RANS–LES仿真。