关于LES的几个基础问题请教LES

flyingseed

我最近开始学习大涡模拟，准备写相关的程序。但我觉得还不是很明白，关于大涡模拟的一些基础问题。
（1）大涡模拟的基本过程是什么？如果初场给定位DNS的数据，是否需要对其进行滤波处理，运算完成后，是否需要对得到的数据，重新进行反滤波已得到完整的数据，因为LES得到的是大尺度部分。还是计算过程与RANS相同，没有特别的。
（2）对于滤波算子，有一维和三维之分，滤波过程中直接采用三维的滤波算子还是在每个方向采用一维算子。
（3）对于网格密度和网格量，有没有一个经验性的标准？

峻峰

一般大涡模拟的过程应该如下：
1， 对N-S方程做Favre滤波（密度加权滤波），N-S方程的动量和能量方程中会产生好几个湍流未封闭的项，可称为亚格子项。
2，对亚格子项进行模化处理，目前有好几种模型，如：Symagorinsky 代数模型，动力学模型等等。有了这些模型，便可以保证方程封闭，进而进行求解。
3，初场可以为均匀流场或者RANS的结果，只是计算到充分发展所需的时间不同。
4，滤波这部分应该是在推导LES方程时就已经完成了，不需要编写程序进行滤波吧。计算得到的结果也是滤波以后的结果，不需要反滤波吧。
4，LES所需网格较密，一般要求画出来湍动能谱，网格分辨率需要在湍流的惯性子区满足-5/3次方率。或者亚格子模型部分的湍动能要小于总湍动能的20%。建议参考，张兆顺老师的《湍流大涡数值模拟的理论和应用》以及 S. Pope《Turbulence Flows》。

鹊桥仙客

你好，我也在研究大涡模拟，但是确实觉得这个水很深，了解不多啊。就推到出来的控制方程来说，与雷诺平局控制方程没有区别，但是雷诺平均所算出来的量是平均量，而大涡模拟所计算出来的是瞬时量。你现在编写程序了吗？你用大涡模拟计算什么算例？我在计算二维翼型绕流问题，小攻角下的不知道能否用大涡模拟定常求解，就是采用当地时间步长进行时间推进。

鹊桥仙客

你好，我想问一下，如果滤波过程不需要编程实现，那整个控制方程基本和RANS差不多，只是求解MUT的公式不一样，另外大涡是非定常方程，时间应该就定时间不长往前推进。但是如果不需要变成实现滤波操作的话，那还提出那么多滤波器又有什么用呢？最近一直在思考这个问题，对于滤波操作在程序中是如何体现的深有不解。谢谢。

平原上少年

我的理解是有两种滤波，显式滤波要考虑滤波器，不过一般用的都是隐式滤波，不用考虑滤波，直接用模型就好了，就是和解rans差不多。滤波器的提出是为了使概念清晰和量化，比如以前说大尺度是模糊的，现在可以用滤波器定量描述，更方便于先验研究亚格子模型，即用dNS数据或实验数据研究LES；而直接进行LES计算是后验的，不用考虑滤波。

原帖由 鹊桥仙客 于 2013-4-9 14:48 发表

                               
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你好，我想问一下，如果滤波过程不需要编程实现，那整个控制方程基本和RANS差不多，只是求解MUT的公式不一样，另外大涡是非定常方程，时间应该就定时间不长往前推进。但是如果不需要变成实现滤波操作的话，那还提出那 ...

鹊桥仙客

恩啊，我现在也是照着这样的想法做下去的，直接用求解MUT的公式进行计算的，时间步长用定时间步长，就是计算时间太长了，接受不了啊。

dswayb

我是做DNS 的，吧自己的程序也改成了LES
（1）如果给定DNS数据，需要滤波处理，因为你不需要小尺度的信息。结束之后你无法反滤波，因为小尺度的已经被你抹掉了。你可以做的是对比LES 和 DNS 的能谱， 比方说你cut掉的是50\eta, \eta 是Kolmogrov尺度， 也就是湍流中的最小尺度，那么你就要比较LES得到的大于50\eta的能谱是不是和原来DNS的差不多，接近程度一般是要靠调节涡粘系数，对于实际工程应用来说，你不知道DNS的数据，也不容易得到能谱，RANS只能给你平均量
（2）都可
（3）取决于你LES中的最小尺度，如果你LES的最小尺度是50\eta，那么你的网格应该可以去捕捉他们的信息

flyingseed

dswayb 发表于 2015-2-15 14:28
我是做DNS 的，吧自己的程序也改成了LES
（1）如果给定DNS数据，需要滤波处理，因为你不需要小尺度的 ...

现在我用的也是湍流DNS，前段时间就是想做LES，被其他事情打断了，就一直做DNS了。总的来讲DNS消耗的资源太多了。LES应该要好很多吧。
你做的是可压的LES吗？用的是什么亚格子模型呢？如果是动态的Smagorinky，是不是要做二次显式的滤波？简单的Smagorinsky模型是不是使用上和RANS差不多，相当于换了一个湍流模型一样？

dswayb

flyingseed 发表于 2015-5-10 12:18
现在我用的也是湍流DNS，前段时间就是想做LES，被其他事情打断了，就一直做DNS了。总的来讲DNS消耗的资源 ...

我做不可压的，主要做DNS,LES只是兴趣，动态的要二次滤波，