RANS的案例
基于OpenFOAM的RANS湍流模型應(yīng)用：渦粘度與雷諾應(yīng)力建模及工程仿真分析（英文，全套案例） ￥15
OpenFOAM 中 RANS 湍流建模介紹
發(fā)布于2025年12月
MP4 |視頻：h264,1920x1080
語言：英語 |時(shí)長(zhǎng)：1小時(shí)30分鐘
容量：1.32 GB
你將學(xué)
到的內(nèi)容 描述雷諾-平均納維-斯托克斯方程、雷諾應(yīng)力的概念以及湍流建模的必要性。
解釋布辛內(nèi)斯克假說以及基于渦粘度的模型如何閉合RANS方程。
比較Spalart–Allmaras、標(biāo)準(zhǔn)k–ε、RNG k–ε、k–ω和SST k–ω模型，從假設(shè)、優(yōu)勢(shì)和局限角度看。
為分離流（如向后步）選擇RANS模型提供合理性。
配置網(wǎng)格、邊界條件、湍流屬性和求解器設(shè)置，用于不可壓縮RANS仿真。
使用ParaView提取并解讀速度、壓力和湍流粘度場(chǎng)。
描述LRR雷諾應(yīng)力模型（RSM）背后的關(guān)鍵思想，并解釋它如何克服基于渦粘度的RANS模型的局限性。
課程
介紹了使用OpenFOAM進(jìn)行雷諾-平均納維–斯托克斯（RANS）湍流建模的全面且適合初學(xué)者，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)工程計(jì)算流體力學(xué)中廣泛使用的基于渦粘度的模型。該課程旨在彌合湍流理論與實(shí)際仿真技能之間的差距，適合剛接觸OpenFOAM和湍流建模的學(xué)生和初級(jí)工程師。課程從RANS公式基礎(chǔ)開始，解釋雷諾平均、閉合問題以及湍流應(yīng)力的物理意義。在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者將介紹渦粘性假說及其如何導(dǎo)致常用湍流模型。以下模型將詳細(xì)介紹：Spalart–Allmaras模型（單方程模型）標(biāo)準(zhǔn)k–ε模型標(biāo)準(zhǔn)k–ω模型SST k–ω模型每個(gè)模型都從其控制方程、基本假設(shè)、近壁處理、強(qiáng)度及已知局限角度進(jìn)行討論。特別關(guān)注這些模型在分離流和循環(huán)流中的表現(xiàn)，這在實(shí)際工程應(yīng)用中很常見。
展開 Viscous Model之RANS（雷諾時(shí)均）-路堤流場(chǎng)分析
上一次，發(fā)了一個(gè)“Viscous Model之DES（分離渦）——路堤流場(chǎng)分析http://forums.caenet.cn/showtopic-540870.aspx”的專題帖，有人提出了有沒和RANS模型比較的圖。本次將重點(diǎn)介紹一下。模型邊界、計(jì)算區(qū)域、網(wǎng)格、求解器設(shè)置等見帖子http://forums.caenet.cn/showtopic-540870.aspx
Viscous Model中選擇k-epsilon，其他的參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置。
由于是空氣流場(chǎng)，故不修改材料屬性；
在入口邊界中給定30m/s；
Solve-Controls-Solution保持默認(rèn)；
殘差不修改；
進(jìn)行流場(chǎng)初始化；
設(shè)置迭代時(shí)間步長(zhǎng)為0.0001，次數(shù)100000，一時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)最大迭代次數(shù)50；
采用實(shí)驗(yàn)室已有的大型計(jì)算機(jī)群，大概計(jì)算時(shí)間為一周。
由于采用的是時(shí)均方法，故不會(huì)出現(xiàn)DES中的瞬態(tài)流場(chǎng)，因此主要對(duì)比平均壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)
（1）平均壓力場(chǎng)
DES-P
RANS-P
發(fā)現(xiàn)在路堤迎風(fēng)側(cè)、路堤上方，壓力情況很一致，但在背風(fēng)側(cè)存在了一些差異。
（2）平均速度場(chǎng)
DES-V
RANS-V
速度場(chǎng)的情況與壓力場(chǎng)差不多，都是在背風(fēng)側(cè)存在了一些差異。
（3）距離路堤一定高度的水平分布曲線
對(duì)比平均壓力曲線和速度曲線，也可發(fā)現(xiàn)，在x軸負(fù)向時(shí)，兩者的差異性很小，而在后端，尤其是在路堤后，受到路堤的遮蔽效應(yīng)，兩者的差異最大。
通過以上我們發(fā)現(xiàn)，常用的RANS模型，不能捕捉流場(chǎng)的瞬態(tài)結(jié)果，得不到流場(chǎng)變化的中間過程。但是其時(shí)均流場(chǎng)與DES的時(shí)均流場(chǎng)的吻合性較好，能夠滿足計(jì)算要求。
因此，若當(dāng)不關(guān)心流場(chǎng)的瞬態(tài)變化時(shí)，完全可以采用RANS。
本次的講座帖，到此結(jié)束，歡迎大家一起交流學(xué)習(xí)！
展開 ABI Research：5G推動(dòng)全球RAN市場(chǎng)在2023年超過260億美元
北京時(shí)間8月7日消息（艾斯）根據(jù)ABI Research的最新研究報(bào)告顯示，全球無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）基站設(shè)備市場(chǎng)將以5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，在2023年將超過260億美元。
“目前的RAN設(shè)備市場(chǎng)正在經(jīng)歷多種技術(shù)轉(zhuǎn)型，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商正致力于通過small cell實(shí)現(xiàn)宏網(wǎng)絡(luò)的致密化，從而解決室內(nèi)無線技術(shù)問題，并逐步演進(jìn)至5G、LAA、未授權(quán)和共享頻譜等新技術(shù)。”ABI Research研究總監(jiān)Nick Marshall表示。
“這些轉(zhuǎn)型發(fā)生在技術(shù)不斷發(fā)展演進(jìn)的背景下，網(wǎng)絡(luò)正升級(jí)至MIMO、Massive MIMO、256 QAM和載波聚合等新技術(shù)。”Nick Marshall說到。
ABI Research報(bào)告顯示，目前占據(jù)RAN市場(chǎng)27%的室內(nèi)設(shè)備的全球支出將以15.5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2023年將占據(jù)整體市場(chǎng)的42%。
亞太地區(qū)擁有全球最大的和不斷增長(zhǎng)的RAN市場(chǎng)，該地區(qū)將繼續(xù)占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，市場(chǎng)份額高達(dá)58%，北美地區(qū)和歐洲則將分別位列第二、三位。
北美地區(qū)和亞太地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施銷售額將繼續(xù)由更換和升級(jí)至LTE為主，此外從2019年開始5G設(shè)備份額將會(huì)增加。
“雖然整體市場(chǎng)是健康的，但是潛在的技術(shù)轉(zhuǎn)型是復(fù)雜的，只有那些能夠利用技術(shù)轉(zhuǎn)型的供應(yīng)商才能受益——這些供應(yīng)商包括愛立信、華為、諾基亞、三星和中興通訊。”Nick Marshall總結(jié)道。
不過，隨著技術(shù)轉(zhuǎn)型的發(fā)展，并非只有傳統(tǒng)供應(yīng)商將會(huì)受益，許多細(xì)分領(lǐng)域的供應(yīng)商，包括Acceleran、Airspan、Airvana、康普、京信、Contela、ip. access、Parallel Wireless、Ruckus、Arris、SpiderCloud Wireless和康寧等公司也將從RAN市場(chǎng)增長(zhǎng)中受益。
展開 流固耦合瞬態(tài)分析-RANS（Fluent+Tansient structure）
如果考慮流體剛剛進(jìn)入管道的瞬態(tài)過程，則需要進(jìn)行瞬態(tài)分析，本文使用最常見的湍流模型 RANS，進(jìn)行瞬態(tài)分析。本文的姐妹篇使用LES湍流模型進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，這兩種方法結(jié)果接近，相互驗(yàn)證。
00 模型如下，彎管+流體
01 流體劃分網(wǎng)格
02 流場(chǎng)瞬態(tài)分析
03 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分
04 導(dǎo)入流體瞬態(tài)壓力場(chǎng)
05 結(jié)構(gòu)時(shí)程響應(yīng)
06 結(jié)構(gòu)某時(shí)刻應(yīng)力場(chǎng)
流體剛剛進(jìn)入：
流體已經(jīng)進(jìn)入：
07 應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)畫效果可下載附件：
模型應(yīng)力場(chǎng)時(shí)程-RANS.mp4
使用LES模型和RANS模型對(duì)噴霧進(jìn)行模擬對(duì)比
迄今為止，進(jìn)行噴霧標(biāo)定或噴霧燃燒時(shí)大多使用雷諾平均（RANS）湍流模型。近年來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，流體運(yùn)動(dòng)仿真逐漸使用大渦模擬（LES）和直接數(shù)值模擬(DNS)。目前條件下，DNS計(jì)算成本太過高昂，只能局限于低雷諾數(shù)及簡(jiǎn)單邊界條件，故大渦模擬成為目前湍流理論和應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。
大 渦 模 擬
大渦模擬方法由氣象學(xué)家Smagorinsky在1963年提出，當(dāng)時(shí)用于全球天氣預(yù)報(bào)研究。大渦模擬的基本思想：對(duì)湍流中不同尺度的渦進(jìn)行過濾（使用數(shù)學(xué)濾波函數(shù)，將渦分為大尺度結(jié)構(gòu)和小尺度結(jié)構(gòu)）。
大尺度的渦對(duì)平均流動(dòng)影響較大，各種變量的湍流擴(kuò)散、熱量、質(zhì)量和能量的交換以及雷諾應(yīng)力的產(chǎn)生都是通過大尺度的渦來實(shí)現(xiàn)的；小尺度的渦由粘性力產(chǎn)生，主要對(duì)耗散起作用，通過耗散脈動(dòng)影響各種變量。
大尺度結(jié)構(gòu)在流場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，屬于可解尺度量，可被計(jì)算網(wǎng)格分辨出來，因而可直接通過求解瞬時(shí)三維湍流方程組獲得真實(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)；小尺度渦無法直接求解，需要將其通過引入附加應(yīng)力項(xiàng)來表現(xiàn)其對(duì)大尺度渦運(yùn)動(dòng)的影響，這樣的模型叫亞格子尺度模型，引入的應(yīng)力稱為亞格子尺度應(yīng)力。亞網(wǎng)格尺度模型是影響大渦模擬性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，目前，廣泛采用的亞網(wǎng)格尺度湍流模型有零方程模型、一方程模型和其它不基于亞網(wǎng)格尺度黏度概念的模型等。
展開 CFD理論|Reynolds平均法(RANS)
導(dǎo)讀：簡(jiǎn)單介紹Reynolds平均法(RANS)
雖然瞬時(shí)的Navier-Stokes方程可以描述湍流，但是方程的非線性使得求解精確解極端困難，在工程應(yīng)用上應(yīng)用很少。
而均化的Navier-Stokes方程（《CFD理論|湍流流動(dòng)方程》）可以將瞬態(tài)的脈動(dòng)量通過時(shí)均化方程體現(xiàn)。Reynolds平均法的核心是不直接求解瞬態(tài)的N-S方程，而是想辦法求解時(shí)均化的湍流方程。
方程組封閉
上篇文章《CFD理論|湍流流動(dòng)方程》討論到湍流基本方程的封閉性問題，方程數(shù)量(4)少于未知量數(shù)量(10)，因此需要找到足夠的補(bǔ)充方程，使方程組封閉。補(bǔ)充的方程自然是圍繞湍流方程中多出來的二重相關(guān)量
（ ，雷諾應(yīng)力項(xiàng)）。要使方程封閉，需要對(duì)雷諾應(yīng)力作相應(yīng)假設(shè)，建立應(yīng)力的表達(dá)式或引入新的湍流模型方程，通過這些表達(dá)式/湍流模型，將時(shí)均量和脈動(dòng)量聯(lián)系起來，由于沒有特定的物理定律可以建立湍流模型，所以目前湍流模型只能以大量的試驗(yàn)觀察結(jié)果為基礎(chǔ)。
根據(jù)對(duì)雷諾應(yīng)力的處理方式不同，目前湍流模型分為兩大類：雷諾應(yīng)力模型、渦粘模型。
雷諾應(yīng)力模型
在雷諾應(yīng)力模型方法中，直接構(gòu)建表示雷諾應(yīng)力的方程，雷諾應(yīng)力方程是微分形式的，稱為雷諾應(yīng)力方程模型。
如果將雷諾應(yīng)力方程的微分形式簡(jiǎn)化為代數(shù)方程的形式，則稱這種模型為代數(shù)應(yīng)力方程模型，這樣雷諾應(yīng)力模型就包括：（1）雷諾應(yīng)力方程模型；（2）代數(shù)應(yīng)力方程模型.這兩種模型我們將在下一篇文章詳細(xì)介紹。
渦粘模型
渦粘模型方法中，一般不直接處理雷諾應(yīng)力項(xiàng)，而是引入湍流粘度，或稱渦粘系數(shù)。
展開 說說湍流模型中的Detached Eddy Simulation （本人在知乎專欄的科普文章）
"Comments on the feasibility of LES for wings, and on a hybrid RANS/LES approach." Advances in DNS/LES 1 (1997): 4-8.），是對(duì)Spalart-Allmaras模型的方程中的耗散項(xiàng)進(jìn)行修改，一般直接稱呼為DES97，
此處的d是壁面距離，是常數(shù)，=是網(wǎng)格尺度，在接近壁面的時(shí)候，，DES模型回歸到原來的Spalart-Allmaras RANS模型，在遠(yuǎn)離壁面的時(shí)候，DES模型中的被替換為，增大了耗散，也就是減小了湍流粘度（eddy viscosity,）。于是大于cut-off尺度的運(yùn)動(dòng)會(huì)被解析出來。需要注意的是，在RANS區(qū)域是系綜平均，在LES區(qū)域是濾波，這里存在著一個(gè)物理上的一致性問題。但是由于RANS和LES方程在數(shù)學(xué)上的高度統(tǒng)一，在數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)上并沒有什么問題。（這里是個(gè)很有趣的話題）。總之你要是相信實(shí)踐出真知的話，這個(gè)模型很好用，也被廣泛運(yùn)用了。
當(dāng)然，剛出來的模型肯定不是十全十美的，大家發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問題，我們一個(gè)一個(gè)來看大牛們是怎么解決的。
首先，是Grid induced separation，這是什么意思呢，本來大家用DES模型是為了獲得比RANS更好的結(jié)果，但是在計(jì)算某些光滑曲面流動(dòng)分離的時(shí)候，由于分離位置對(duì)總的雷諾應(yīng)力（建模的與解析的總和）比較敏感，由于DES從RANS切換到LES的時(shí)候，的切換不一定是光滑的，而且在網(wǎng)格的部分區(qū)域，網(wǎng)格不夠密以至于并不適合切換到LES。導(dǎo)致總的雷諾應(yīng)力偏低，分離更早地發(fā)生了。這時(shí)候DES的表現(xiàn)并不是比RANS好，比LES更差了，而是比RANS更差，這是萬萬不被希望出現(xiàn)的表現(xiàn)。
展開 SRS模型｜01 概述
雖然當(dāng)前CFD湍流模擬主要基于雷諾應(yīng)力平均NS模型（Reynolds-Averaged Navier-Stokes Models，RANS），但顯而易見的是，一些特殊的流動(dòng)現(xiàn)象能夠更好地被一些特殊的模型處理，在這些模型中，湍流譜的全部或部分至少在數(shù)值域的一部分中被解析，這類模型被稱為尺度解析仿真(Scale-Resolving Simulation，SRS)模型。
使用SRS模型代替RANS主要有兩個(gè)原因。第一個(gè)原因是需要獲取RANS模擬中無法獲得的額外信息。如聲學(xué)模擬中湍流產(chǎn)生的噪聲源，而噪聲源無法從RANS模擬中準(zhǔn)確地提取，此時(shí)需要采用SRS模型進(jìn)行計(jì)算。其他需要使用SRS模型的例子包括在不同溫度下的非定常流混合區(qū)中的非定常熱負(fù)荷，這可能導(dǎo)致材料失效或多重物理效應(yīng)，如渦流空化，在其中非定常湍流壓力場(chǎng)是產(chǎn)生空化的原因。在這些問題中，即使在RANS模型原則上能夠計(jì)算正確的時(shí)間平均流場(chǎng)的情況下，也可能需要使用SRS。
使用SRS模型的第二個(gè)原因與計(jì)算精度有關(guān)。眾所周知，RANS模型在有界壁面流動(dòng)計(jì)算中具有優(yōu)勢(shì)，其中根據(jù)壁面分布律進(jìn)行校準(zhǔn)為進(jìn)一步的模型改進(jìn)提供了良好的基礎(chǔ)。然而在某些流動(dòng)情況下RANS模型的計(jì)算精度表現(xiàn)較差，如在自由剪切流動(dòng)中，RANS模型的計(jì)算精度非常差。自由剪切流動(dòng)的種類繁多，從簡(jiǎn)單的自相似流動(dòng)(如射流、混合層及尾跡流)到撞擊流、強(qiáng)旋轉(zhuǎn)流、大分離流等，不一而足。RANS 模型通常在覆蓋具有一組常數(shù)的最基本的自相似自由剪切流方面存在局限性，即便是最先進(jìn)的雷諾應(yīng)力模型(Reynolds Stress Models，RSM)最終也不太可能為所有這類流動(dòng)提供可靠的基礎(chǔ)。
展開 NASA眼中CFD的未來（2）物理建模
在一些規(guī)范測(cè)試用例中，RST模型并沒有明顯優(yōu)于其他RANS模型。
目前尚不清楚RST模型的使用是否會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。與單方程和雙方程模型相比，它們?cè)黾拥挠?jì)算成本和魯棒性傾向使其在常規(guī)CFD應(yīng)用中不那么有吸引力。然而，有些個(gè)人和機(jī)構(gòu)經(jīng)常廣泛地使用它們。
2. 高度精確的流動(dòng)分離RST模型
路線圖中2019年是RANS湍流模型的一個(gè)決策點(diǎn)，這意味著，如果在2019年之前無法獲得分離流的高精度RST模型，重點(diǎn)應(yīng)該轉(zhuǎn)移到混合RANS/LES方法上。
雖然將更多精力集中在RANS/LES混合方法上以改善分離流的預(yù)測(cè)是合理的，但不建議取消或嚴(yán)重減少對(duì)分離流和其他復(fù)雜應(yīng)用的RANS方法的進(jìn)一步研究。路線圖顯示2019年之后RANS時(shí)間表上沒有里程碑。然而，RANS方法將繼續(xù)在許多飛機(jī)工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，包括概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化和負(fù)荷預(yù)測(cè)。雖然RANS建模，包括RST模型，在路線圖上被正確地指定為具有高技術(shù)準(zhǔn)備水平(TRL)， RANS模型的持續(xù)增量改進(jìn)是可能的。
用于改進(jìn)RANS建模預(yù)測(cè)的機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)方法的發(fā)展在2014年還處于起步階段，該研究沒有提到這一領(lǐng)域。在過去的五年中，世界各地的研究人員在這一領(lǐng)域的工作穩(wěn)步增加。研究目前由美國(guó)宇航局和歐洲的hifi - turbo財(cái)團(tuán)資助。這一領(lǐng)域的研究水平有兩個(gè)重要意義。首先，考慮到RANS方法相對(duì)于比例解析方法具有較高的計(jì)算效率，仍然需要改進(jìn)RANS方法。如果RANS超規(guī)模解析方法的計(jì)算效率不是問題，那么通過機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)改進(jìn)方法的動(dòng)力就會(huì)微乎其微。其次，RANS模型與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，無論是在純RANS求解器中，還是在混合方法中，都有可能改善分離流的預(yù)測(cè)。
目前，ML在湍流建模中的應(yīng)用較少，基本上未經(jīng)證實(shí)。
展開 革華為中興們的命，三星要支愣起來了？
而英國(guó)最大的電信運(yùn)營(yíng)商沃達(dá)豐，則已經(jīng)宣布了參與其Open RAN網(wǎng)絡(luò)部署的供應(yīng)商名單，并將部署歐洲第一個(gè)Open RAN網(wǎng)絡(luò)。
從目前各大電信運(yùn)營(yíng)商的Open RAN部署計(jì)劃來看，三星已經(jīng)借助Open RAN殺入歐美國(guó)家電信市場(chǎng)，而且，三星在Open RAN網(wǎng)絡(luò)中起到的角色非常關(guān)鍵，主要負(fù)責(zé)提供RAN軟件與RU硬件設(shè)備，更像是Open RAN架構(gòu)下的傳統(tǒng)基站設(shè)備商的角色。
而之所以會(huì)讓三星承擔(dān)這樣的角色，一方面三星本身大量股權(quán)在西方國(guó)家手中，且其來自同一陣營(yíng)的韓國(guó)，完全是自家兄弟。
更關(guān)鍵的是，三星能干得了。三星不但掌握大量5G專利，通過手機(jī)芯片研發(fā)積累了大量的通信底層技術(shù)，另一方面，三星其實(shí)一直在制造通信基站，只不過長(zhǎng)期份額徘徊在個(gè)位數(shù)，被其余四強(qiáng)踩在腳下。
何況，份額少的可憐的三星沒什么包袱，不會(huì)像傳統(tǒng)大廠愛立信諾基亞在要革了自己命的變革節(jié)點(diǎn)瞻前顧后，所以，三星實(shí)在太適合做Open RAN的領(lǐng)導(dǎo)者了。
而如果以三星為核心加上一眾歐美日韓供應(yīng)商真的把Open RAN搞成了氣候，諾基亞愛立信倒是還好說，打不過咱可以加入嘛，那華為中興呢？到時(shí)候通信設(shè)備領(lǐng)域會(huì)不會(huì)形成兩大陣營(yíng)？拭目以待吧。
展開 湍流建模|01工程湍流模型（下）
RANS方法可能會(huì)帶來很大的誤差，誤差的大小取決引入湍流模型的細(xì)節(jié)，這一問題沒有通用的解決方案，因?yàn)橥牧髂Ｐ秃屯牧鹘７椒ê芏唷．?dāng)然仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性還取決于其他方面，包括數(shù)值、求解、壁面處理等。
作為CFDer，需要了解湍流以及如何對(duì)它們進(jìn)行建模。
RANS建模：模型的封閉
RANS的控制方程中，具有三個(gè)動(dòng)量方程、質(zhì)量守恒方程、三個(gè)速度分量和壓力，同時(shí)也有額外的六個(gè)雷諾應(yīng)力分量。獨(dú)立變量數(shù)超過了方程數(shù)，因此無法直接求解方程組。
CFD湍流模型介紹-下
RANS方法可能會(huì)帶來很大的誤差，誤差的大小取決引入湍流模型的細(xì)節(jié)，這一問題沒有通用的解決方案，因?yàn)橥牧髂Ｐ秃屯牧鹘７椒ê芏唷．?dāng)然仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性還取決于其他方面，包括數(shù)值、求解、壁面處理等。
作為CFDer，需要了解湍流以及如何對(duì)它們進(jìn)行建模。
RANS建模：模型的封閉
RANS的控制方程中，具有三個(gè)動(dòng)量方程、質(zhì)量守恒方程、三個(gè)速度分量和壓力，同時(shí)也有額外的六個(gè)雷諾應(yīng)力分量。獨(dú)立變量數(shù)超過了方程數(shù)，因此無法直接求解方程組。
【積鼎VirtualFlow】超大渦模擬：燃料管束內(nèi)的流動(dòng)傳熱
湍流的本質(zhì)導(dǎo)致了直接模擬湍流的計(jì)算代價(jià)非常大，為了能在有限的計(jì)算機(jī)資源下模擬湍流，前輩大牛們提出了幾種方法，包括了大渦模擬（LES）和雷諾平均（RANS）。
大渦模擬（LES）
大渦模擬（LES）基本思想是對(duì)NS方程進(jìn)行某種過濾，大渦結(jié)構(gòu)受流場(chǎng)影響較大，小渦則可視為各向同性，因此通過濾波處理將小渦從流暢過濾，只計(jì)算大渦，而小渦則使用統(tǒng)一的次網(wǎng)格尺度模型進(jìn)行模擬，過濾尺度一般為網(wǎng)格尺度。
雷諾平均（RANS）
雷諾平均（RANS）基本思想是對(duì)NS方程進(jìn)行（時(shí)間）平均，將非定常的湍流問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)定常的問題研究。
對(duì)于模擬計(jì)算湍流，擅長(zhǎng)多相流分析的通用流體仿真軟件VirtualFlow提供基于雷諾時(shí)均（RANS）的湍流模型以及大渦模擬（LES），還提供了超大渦模擬（Very-large Eddy Simulation, V-LES）。這些模型均可以與多相流模型耦合。
超大渦模擬（V-LES）
超大渦模擬（V-LES）由Speziale（1998年）提出，并由Ruprechtet al. (2003年)與Johansen et.al.(2004年)進(jìn)行了改進(jìn)。
超大渦模擬（V-LES）結(jié)合了非定常U-RANS與LES的優(yōu)點(diǎn)，可以精確求解大于網(wǎng)格大小尺度以上所有湍流尺度的運(yùn)動(dòng)，并使用基于U-RANS中k-e方程的兩個(gè)方程模擬小渦的運(yùn)動(dòng)。
展開 使用OpenFOAM的實(shí)用大渦仿真（LES）（英文，全套案例） ￥15
與傳統(tǒng)RANS模型相比，LES能更好地預(yù)測(cè)非穩(wěn)態(tài)、分離和尾流主導(dǎo)的流動(dòng)，但需要謹(jǐn)慎的建模選擇和網(wǎng)格設(shè)計(jì)。本課程為使用 OpenFOAM 提供了實(shí)用且直觀的 LES 入門，重點(diǎn)是物理理解和正確應(yīng)用，而非詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。本課程對(duì)LES如何從Navier–Stokes方程推導(dǎo)出來進(jìn)行了概念性概述，解釋了空間濾波、濾波器寬度以及子網(wǎng)格尺度（SGS）應(yīng)力的物理意義。重點(diǎn)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(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)。你將學(xué)習(xí)不同的 SGS 和混合 RANS–LES 模型在實(shí)際中的表現(xiàn)，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(yīng)用于真實(shí)工程基準(zhǔn)：通過方柱體的湍流。利用此情況，你將搭建并運(yùn)行OpenFOAM中的LES模擬，比較不同的SGS模型，分析渦流脫落、尾流動(dòng)力學(xué)和湍流統(tǒng)計(jì)。所有LES結(jié)果均與基線k–ω SST RAN模擬進(jìn)行比較，以突出準(zhǔn)確性和計(jì)算成本的權(quán)衡。課程還提供了實(shí)用建模指導(dǎo)，包括網(wǎng)格分辨率要求、時(shí)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(jì)和LES結(jié)果的解讀。為支持實(shí)踐學(xué)習(xí)，課程包含所有演示的完整OpenFOAM案例文件，以及總結(jié)理論概念、建模指南和最佳實(shí)踐的額外PDF文檔。課程結(jié)束時(shí)，您將有信心在實(shí)際工程應(yīng)用中建立、運(yùn)行和評(píng)估LES及混合RANS–LES仿真。
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展開 使用當(dāng)前一代 CFD 技術(shù)對(duì)高升力預(yù)測(cè)的見解
襟翼偏轉(zhuǎn)引起的增量
對(duì)于預(yù)測(cè)由于襟翼偏轉(zhuǎn)（當(dāng)襟翼包括分離流時(shí)）引起的增量，基于 RANS 的方法不成功且不一致。Lattice-Boltzmann (LB) 方法的一個(gè)結(jié)果表明趨勢(shì)良好；然而，兩個(gè)混合 RANS/大渦模擬 (HRLES) 提交并沒有很好地預(yù)測(cè)趨勢(shì)。因此，需要更多使用尺度分辨方法的研究來確定它們的功效。
2.因提升而增加
為了預(yù)測(cè)最大升力系數(shù) CL,max，尺度分辨方法與測(cè)試數(shù)據(jù)的相關(guān)性比 RANS 更好，既可以捕獲分離的流動(dòng)物理現(xiàn)象，也可以在機(jī)翼外側(cè)以正確的原因獲得正確的答案。在翼根附近，關(guān)于隧道底部邊界層對(duì)半跨模型的影響，目前有太多未解決的問題無法得出任何確定的結(jié)論。盡管在 CL,max 附近的尺度分辨模擬取得了成功，但這些結(jié)果仍然缺乏一致性。大部分這種不一致可能是因?yàn)榫W(wǎng)格分辨率。在使用 HRLES 和 WMLES（壁模型大渦模擬）時(shí)，仍然需要更嚴(yán)格的最佳實(shí)踐指南來為復(fù)雜配置上的高升力流實(shí)現(xiàn)充分的網(wǎng)格劃分。
HLPW-4 /GMGW-3 中探索的高升力 CFD 分析
研討會(huì)結(jié)果表明，固定網(wǎng)格 RANS 通常無法實(shí)現(xiàn)足夠的網(wǎng)格收斂。在攤位附近，無法得出關(guān)于網(wǎng)格適用性的結(jié)論，即使是在最精細(xì)的網(wǎng)格上也是如此。對(duì)于高階方法，最佳實(shí)踐網(wǎng)格劃分指南與 RANS 完全不同。高度各向異性元素的三維網(wǎng)格彎曲是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。隱式求解器對(duì)于解決高階離散化至關(guān)重要。總的來說，將高階有限元和有限體積方法應(yīng)用于 CRM-HL 配置得到了證明，但非常具有挑戰(zhàn)性。
對(duì)于 HRLES，導(dǎo)致 RANS 網(wǎng)格收斂的網(wǎng)格設(shè)計(jì)不會(huì)導(dǎo)致 HRLES 網(wǎng)格收斂，并且網(wǎng)格分辨率被認(rèn)為對(duì)預(yù)測(cè)的分離模式有顯著影響。典型的 HRLES 運(yùn)行成本大約是 RANS 的 10 到 15 倍。在一些風(fēng)洞試驗(yàn)中，很難匹配所測(cè)隧道壁邊界層的形狀和厚度，這會(huì)影響求解。
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