LES - RANS一样，又不一样？_【CFD界】

LES和RANS的自相似性？...

许多CFDer后台留言咨询CFD界LES和RANS的区别在哪里，应用上要注意什么，本文简单谈一下LES和RANS的相似性。

LES和RANS的相似性

首先看LES的方程：

再看RANS的方程：

注意：LES中的U为空间滤波后的U，RANS中的U为采取某种平均（例如时均）后的U

这两个方程很明显的看出，LES和RANS的区别仅仅在于方程最后一项的湍流应力的模化上。

考虑典型的RANS模型：ke模型。在ke模型中，湍流应力主要通过速度，湍流动能，湍流动能耗散率来模化。

考虑典型的LES模型：Smagorinsky模型。在Smagorinsky模型中，湍流应力主要通过速度，以及截断尺度Δ 来模化，进一步的，截断尺度通常为网格体积的1/3次幂。这样来看，LES中的湍流应力和网格尺度直接相关。

Frohlich and Dominic在文中这样定义LES和RANS：

“一个模型如果被认为是LES模型，那么这个模型内部肯定涉及到网格尺度这个变量，相反，RANS模型，则和网格尺度无关，其依靠一些其他的物理量，但RANS有时还涉及到壁面距离”

这就表示，LES模型的精度是和网格尺度高度相关的，然而，RANS模型的精度是和网个尺度无关的（注：此处不考虑网格尺度和有限体积法离散之间的误差）。

既然LES和网格是高度相关的，那么这个截断尺度Δ 就可以认为的设置为一定的值，甚至为一个网格无关的值。Frohlich and Dominic在文中进一步表示：

“我们认为LES（大涡模拟）中的大具体有多大？实际上其可以用户给定，也可以通过网格计算而来”

LES和RANS耦合？

既然LES和RANS这么类似，能否将LES和RANS耦合呢？

当然可以。

在耦合的LES和RANS中，湍流应力可以通过RANS计算而来，也可以通过LES计算而来。

例如我们打算在计算域内的不同区域使用不同的湍流模型，那么在这些不同的区域定义不同的湍流应力即可。