使用OpenFOAM的实用大涡仿真（LES）（英文，全套案例）

使用OpenFOAM的实用大涡仿真（LES）（英文，全套案例）

发布于2025年12

英语 |时长：6节讲座（2小时20分钟） 

您将学到的内容 

利用空间滤波从纳维–斯托克斯方程推导LES表述 理解子网格尺度（SGS）应力及SGS模型

的物理作用 实现并比较主要SGS模型：Smagorinsky、WALE、k方程、动力学和混合模型 RANS–LES（DES/IDDES）

建立并运行针对方柱

体湍流的实用LES模拟分析涡流脱落、尾流动力学、湍流统计和网格分辨率要求

比较 LES 结果与 k-ω SST RANS 以评估准确性和计算成本

应用工程问题中墙体解析与壁面建模 LES 在工程问题中的指导

描述

大涡仿真（LES）是一种先进的湍流建模方法，能够在建模较小尺度的同时解析大尺度湍流结构。与传统RANS模型相比，LES能更好地预测非稳态、分离和尾流主导的流动，但需要谨慎的建模选择和网格设计。本课程为使用 OpenFOAM 提供了实用且直观的 LES 入门，重点是物理理解和正确应用，而非详细的数学推导。本课程对LES如何从Navier–Stokes方程推导出来进行了概念性概述，解释了空间滤波、滤波器宽度以及子网格尺度（SGS）应力的物理意义。重点在于理解所解决的部分、建模的部分以及为何需要SGS模型，而无需逐步进行数学推导。你将学习不同的 SGS 和混合 RANS–LES 模型在实际中的表现，包括：Smagorinsky、WALE 和 k 方程 SGS 模型。混合 RANS–LES 方法如 DES 和 IDDESA 课程的主要部分是将 LES 工作流程应用于真实工程基准：通过方柱体的湍流。利用此情况，你将搭建并运行OpenFOAM中的LES模拟，比较不同的SGS模型，分析涡流脱落、尾流动力学和湍流统计。所有LES结果均与基线k–ω SST RAN模拟进行比较，以突出准确性和计算成本的权衡。课程还提供了实用建模指导，包括网格分辨率要求、时间步选择、墙体解析与墙体建模的LES概念，以及需要避免的常见陷阱。从工程角度讨论湍流尺度的估计和LES结果的解读。为支持实践学习，课程包含所有演示的完整OpenFOAM案例文件，以及总结理论概念、建模指南和最佳实践的额外PDF文档。课程结束时，您将有信心在实际工程应用中建立、运行和评估LES及混合RANS–LES仿真。