層流能否用大渦模擬來模擬？

01-04

是否可以，以及為什麼？

謝不知道誰邀，時間過去久了忘記來答了。。剛看到問題想起來。。

簡而言之就是：可以，但是只限於某幾種subgrid model（亞格子模型）

牽涉到層流流動但是又可能用到大渦模擬的情況大約是醬兩種（歡迎大家補充）：轉捩（laminar to turbulent transition），流場中有relaminarization（再層流化）。

可以選用的模型有：dynamic smagorinsky model (DSM), WALE model等等。

原因如下：

我們知道，大渦模擬的亞格子模型只對小尺度運動進行建模，大尺度運動就靠網格解析。那麼在層流中，不論大尺度運動和小尺度運動都沒有怎麼辦？層流中的亞格子應力應該為0，如何模擬？

那麼亞格子模型就可以針對能力進行分類，第一類是不能針對解析的流場調節subgrid stress（亞格子應力），也就是說不論解析的流場是層流還是湍流，subgrid stress都是恆定的。我們知道，層流當中沒有大尺度和小尺度運動，所以subgrid stress應該為0，所以這一類模型是不可以用的。典型的例子是smagorinsky model。第二類就是能根據解析的流場調節subgrid stress。如果網格解析出的流場沒有大尺度運動，那麼模型會適當調整subgrid stress，甚至使其為0。然後在轉捩的過程中逐步增加subgrid stress最終成為湍流。一般的做法都是根據germano identity去調整subgrid stress。典型的例子是dynamic smagorinsky model。當然也有WALE這種通過判斷流場結構去改變subgrid stress的。

應用範圍：

在流場有旋轉或者curvature，或者有大順壓梯度的時候流場是可以再層流化的，這時候dynamic smagorinsky model或者WALE model都可以在層流區域減小subgrid stress。

在turbine simulation，層流到湍流的轉捩也是客觀存在的，用RANS計算的話就要用transition model，用LES就容易多了，入口條件反而更容易給， DSM和WALE都可以。

也有人用LES研究laminar to turbulent transition的，我沒有看過相關論文，暫時不知道精度如何。

要是題主問的是純層流不牽涉轉捩。。那就當我什麼都沒說。。

以上？

大渦模擬算是一種湍流模型，它並不是描述流場的模型－－那是NS方程的事。

這就好像問，月圓之夜能不能打傘？

你自己體會下。

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正面回答就是，層流流動沒有需要模化脈動。如果你非要用帶湍流模型（RANS，DES，LES等）的模型去模擬層流流場，那麼這些湍流模型必須能被關閉（通過邊界條件或什麼別的手段），否則的話會帶來過多的粘性。

這種問題確實很無厘頭，但是閑下來我做了個測試：充分發展的管道內，用湍流模擬層流以及用層流模擬湍流：