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大渦模擬（LES） 大渦模擬（LES）基本思想是對NS方程進行某種過濾，大渦結(jié)構(gòu)受流場影響較大，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，只計算大渦，而小渦則使用統(tǒng)一的次網(wǎng)格尺度模型進行模擬，過濾尺度一般為網(wǎng)格尺度。

對于部分載荷工況下的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，兩條測量線上徑向和軸向速度分布遵循實驗結(jié)果的趨勢。在部分載荷工況下，由于旋轉(zhuǎn)渦帶的出現(xiàn)，軸向速度在尾水管中心呈現(xiàn)低速區(qū)域。實驗結(jié)果還表明，靠近轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)渦帶是軸對稱的。與實驗值相比，模擬的軸向速度偏低。

但根據(jù)試驗結(jié)果，當前工況下，螺旋槳已產(chǎn)生非常明顯的梢渦空泡，預報結(jié)果與試驗結(jié)果差別較明顯。 這說明環(huán)形加密區(qū)的網(wǎng)格尺寸雖可以有效模擬出螺旋槳的梢渦流動，但卻無法實現(xiàn)梢渦空泡流動的模擬。因此，需對螺旋槳梢渦處的網(wǎng)格進行再次加密。 網(wǎng)格二次加密 為盡量避免網(wǎng)格浪費，應選擇盡可能貼合梢渦形狀的幾何形狀進行網(wǎng)格加密。

周期性的頂部和底部也是結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。 圖3：帶格柵部分（左）和裸束區(qū)（右）網(wǎng)格 根據(jù)先前對單一燃料棒模擬的經(jīng)驗，選擇大渦模擬（Large Eddy Simulation，LES）模型作為湍流模型。

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(tǒng)計。所有LES結(jié)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(quán)衡。課程還提供了實用建模指導，包括網(wǎng)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(jié)果的解讀。

由于水輪機體型大、結(jié)構(gòu)復雜、具有許多運動部件及葉片，內(nèi)部產(chǎn)生的流場十分復雜，因此目前通常使用計算流體力學CFD仿真的方法來研究水輪機的內(nèi)部流情況。 本案例使用CFD仿真軟件，在Francis-99水輪機尾水管內(nèi)以數(shù)值方式重建旋轉(zhuǎn)渦帶，并根據(jù)實驗結(jié)果驗證。

許多土木工程領(lǐng)域的學者首先指出，這應該是比較常見的大跨度橋梁的渦激振動，對橋梁的破壞并不劇烈。然而，許多自媒體引用了1940年塔科馬大橋的倒塌事件來說明渦激振動的嚴重性和破壞性。簡單搜索一下"渦激振動"、"卡門渦街"和"塔科馬大橋"，就會發(fā)現(xiàn)"卡門渦旋誘發(fā)了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，顫振是塔科馬大橋倒塌的原因"這一描述。當流體在障礙物周圍流動時，會發(fā)生周期性的渦脫落，這就產(chǎn)生了所謂的渦街。

對于聲學仿真，推薦使用LES湍流模型，因為LES模型求解所有渦旋尺度比網(wǎng)格尺度大的渦旋，能較好預測到噪聲。 1、啟動軟件并導入網(wǎng)格 1.1 啟動Fluent軟件，選擇2D 雙精度版本，單核求解。 1.2 導入網(wǎng)格文件“cylinder2d.msh.gz”，網(wǎng)格下載在文章底部。

</li></ul><p>網(wǎng)格劃分 ：</p><ul><li>局部加密：在吹灰器噴嘴附近、射流核心區(qū)域、催化劑上游區(qū)域進行非常精細的網(wǎng)格劃分，以捕捉高速梯度的射流和渦結(jié)構(gòu)。</li><li>邊界層網(wǎng)格：在壁面附近使用棱柱層網(wǎng)格，以準確解析壁面剪切力和可能的磨損。

（3）湍流模型：選用Smagorinsky模型，它是一種簡單的大渦模擬模型，且易于在格子玻爾茲曼方法中實現(xiàn)。三、結(jié)果（1）汽車模擬驗證1.1 網(wǎng)格規(guī)模：網(wǎng)格規(guī)模6.2億，采用了8層網(wǎng)格加密。并行規(guī)模約13萬核（含主核與從核)。注:這里采用6億網(wǎng)格主要是為了驗證大規(guī)模計算能力，在小規(guī)模網(wǎng)格的算例中我們也得到了與實驗基本吻合的阻力系數(shù)。

近年來，以離散大渦模擬（DES）和大渦模擬（LES）的仿真方法在低雷諾數(shù)渦輪葉片、高壓比單級壓氣機流場分析和端區(qū)復雜流動分析和損失控制中也得到了應用，解決小尺寸葉輪機流場測量困難的問題，在一定程度上可以替代葉柵試驗，優(yōu)化葉輪機設計，提高葉輪機全包線性能。