LES大涡模拟中考虑的是三维的非稳态速度场，这些速度场中的大涡结构被解析并呈现。
自Smagorinsky、Lilly以及Deardorff之后，LES模拟有了大幅度的进展。然而，一些基础的LES理论依然值得讨论。
本文就来讨论一下LES模型中的几个基本问题。这些讨论主要取自Pope在2004年发表的一篇文章（左下角阅读原文跳转）。
LES是你的最佳选择么？
恐怕目前没有一个唯一的最优模型。
但可以肯定的是，在未来，LES在工程领域的模拟会越来越多。然而，RANS在工程领域依然会在很长时期出于统治地位。
目前对于高雷诺数的自由剪切流动，选择LES的原因是很充分的。这种流型中的传递过程受解析的大尺度涡影响极大。然而有些流动，比如高雷诺数以及高Damkohler数的湍流燃烧，传递过程发生在最小的空间尺度。对于这些流动，调用LES模拟可能并不那么让人信服。
另一个就是壁面附近的高雷诺数流动，但是Chapman在1979年已经指出LES不能捕获进壁的结构，其必须被模化否则会引起计算资源消耗的指数增加。
LES可以解析所有的尺度么？
上一个问题中，已经讨论了有的传递过程发生在最小的空间尺度。那么LES可以解析所有的尺度么？
在波音777的模拟中，DNS可以捕获10e8个量级的近壁条带，在LES中，一个近壁条带都没有被解析，因此所有的壁面剪切力都被模化计算。针对LES和DNS的这种区别，不禁要问，有必要解析这10e8个近壁条带么？
目前学术界对这方面已经有了些许进展。在这里不做详细的理论介绍，感兴趣的读者可以参考Meneguzziet al. 1996年在JCP上发表的文章。
近壁条带模拟结果，图片来源于google
是否有足够的计算机资源？
目前我们可以做一些简单流动的LES模拟（本文发出时间为2004年）。很明显，至少现在来看，用于LES的计算资源是不足的。但随着计算机能力的提升，在未来，可以预见会有足够的计算资源用于LES模拟。
在不具备计算资源的情况下，CFDer不得不做出妥协，尤其在数值精度上作出妥协。
Pope对于LES计算资源做的预测
LES是物理模型，还是数值算法？
不同的LES模型，具有不同的答案。
目前主流的看法是LES为物理模型。其不过是一系列偏微分方程组，这些方程组中包含一个未知量∆。在网格充分小的时候，LES方程可用于解析速度场并获得高精确的解。
另一方面，也可以说LES是跟网格分辨率高度相关的，是一种网格依赖类模型。
网格尺度固定后，∆越大，数值的精准度约高。∆越小，可以捕获更广的湍流结构。在这种情况下，CFDer也要做出艰难的选择。
但，也存在一些数值的LES，如Monotonically Integrated LES, Optimal LES等。这些模型，属于数值上的LES。
LES是完整的么？
我们认为一个模型如果不需要指定某些流动相关变量即为完整的。
例如kEpsilon模型则是完整的，因为不需要给定参数。对于混合长模型，即为不完整的，因为需要指定混合长（位置和时间的函数）。如果两个CFDer对同一个流型指定了不同的混合长计算公式，结果是完全不同的。
然而，这并不是像电视剧结局一样总是美好的。LES，也是不完整的。这个不完整就起源于∆，其往往和网格分辨率有关。
将LES变的完整，或许可以尝试自适应LES。本文在这里不讨论眼晕的公式，感兴趣的读者，可以查阅相关文献。
解析速度和真实速度的区别？
流动中是真实的速度，LES求解的是解析的速度。那么这两个有区别么？
我们用kEpsilon模型来举例，在湍流流动中，湍流动能是有明确的定义的，其和脉动速度直接相关。同样，湍流动能耗散率也为形变率的函数。
但是在kEpsilon模型中，k和epsilon是通过方程求解而来。而不是定义。这就意味着，求解的湍流动能和湍流动能耗散率，并不是真实的湍流动能和湍流动能耗散率。
完美的kEpsilon模型，如果存在的话，预测的湍流动能应该和真实的湍流动能相同。
LES也一样，解析的速度并不是真实的速度。那么是否有完美的LES模型呢？
答案是否定的。原因一样，LES的解析速度是求解LES方程获得的，并不是对真实的速度进行滤波后得到的。
不同的LES模型如何对比？
给定两个LES模型，模型A和模型B。如何判断孰优孰劣呢？Pope建议从下面5个方面来进行鉴定：描述性、完整性、易用性、适用性以及精度。
在LES中，如果∆趋向于0，那么结果则变为DNS。这是最高的精度。代价也是最高的计算资源。因此，判断LES模型的优劣，主要就是达到相同的精度，需要调用多大的计算资源。
总体来说，在过去的40年，LES有了十足的进展，这也和计算机能力的提升息息相关。本文讨论的，只是LES模型中基本的理论问题。目前除去自适应LES，大部分LES模型是不完整的，这个问题主要来自于∆。
目前，在LES计算中，最大的问题，就是如何尽可能减小结果对∆的依赖性。
上一次，CFDer留言DNS做的太少
那LES呢？有的玩么？
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