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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，大渦結構受流場影響較大，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)值模擬結果顯示，兩條測量線上徑向和軸向速度分布遵循實驗結果的趨勢。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，預報結果與試驗結果差別較明顯。 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。

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(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結果的解讀。

周期性的頂部和底部也是結構化的網(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。

許多土木工程領域的學者首先指出，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)了結構失穩(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。

由于水輪機體型大、結構復雜、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)實驗結果驗證。

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。

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。

對于遵循相同飛行路徑或近距離飛行的其他飛機來說，與尾渦相關的湍流可能是一個主要的安全問題。在較小的飛機靠近較重的飛機的路徑的情況下尤其如此，因為機翼產(chǎn)生的升力更大，產(chǎn)生的渦流強度更大。

圖3為劃分網(wǎng)格后的動渦旋盤，最終確定動渦盤有限元網(wǎng)格中的單元數(shù)為648 382，節(jié)點數(shù)為442 552。 表2 材料參數(shù) 圖3 動渦旋盤網(wǎng)格1.3 載荷與約束條件 溫度載荷、氣體載荷、慣性力載荷及渦盤接觸之間的載荷是渦旋空壓機實際運行過程中主要承受的外力。

從表４看出，在０.０２ｍｍ與０.０３ｍｍ間隙下，動渦盤最大傾角的出現(xiàn)周期是隨機的，因為間隙越小，滾針軸承與偏心軸之間的碰撞頻率越大，最大傾角的不穩(wěn)定性就越大，故動渦盤最大傾角的出現(xiàn)周期會呈現(xiàn)一定波動。

從表４看出，在０.０２ｍｍ與０.０３ｍｍ間隙下，動渦盤最大傾角的出現(xiàn)周期是隨機的，因為間隙越小，滾針軸承與偏心軸之間的碰撞頻率越大，最大傾角的不穩(wěn)定性就越大，故動渦盤最大傾角的出現(xiàn)周期會呈現(xiàn)一定波動。