湍流模型选择：模型体系详解

湍流模拟是精度和成本之间的平衡。建议尽可能多地使用RANS模型(如默认的k-ω SST模型)，只要它们能提供模拟所需的精度。在未来的许多年里，RANS模型仍将是湍流模型的主力。在RANS家族中，涡粘度模型通常足以应对大多数工程流动模拟。RSM的应用只推荐给那些已知的、使用该模型能获得整体收益的、并证明计算能力增加是合理的流动。

当定常的RANS或URANS模型不能提供所需的准确性或非定常信息的情况下，建议切换到SAS方法。它在网格分辨率方面的要求比较宽松，在非定常区域分辨率不足的情况下也不会使结果恶化。SAS模型只有在存在强流动不稳定性时才能提供尺度分辨率。观测Q准则的等值面能很快地判断模型是否提供了足够的不稳定性和网格分辨率。在这种情况下，可以使用ELES方法的中内部界面项将模拟湍流转换为解析湍流。

即使在SAS保持稳定的情况下，DDES(不推荐使用DES)模型也允许不稳定性的形成。由于DES网格对RANS解的影响，在LES区域中，DDES还需要更仔细地设计网格。对于DES-BSL/SST模型，使用默认的DDES屏蔽函数。

与DDES相比，SDES和SBES具有更好的屏蔽函数。它们能对RANS边界层进行强屏蔽，并证明了能在分离剪切层区域实现RANS和LES之间的快速过渡。相比于DES、DDES和IDDES这样的旧模型，更建议将SBES模型与WALE LES模型结合使用。

ELES适用于在较大RANS域嵌入一个对精度要求较高的有限域的情况。在RANS和LES域交界处，通过涡方法（Vortex Method）或谱合成器（Spectral Synthesizer）产生非定常湍流。对于壁面有界流动，ELES方法要求在LES域有非常细密的近壁面网格分辨率。

纯的LES只能应用于自由剪切流动(例如，不受壁面影响的燃烧室)或用于非常有限的能够使用细密LES近壁面网格分辨率的的区域。对于壁面有界流动，随着雷诺数的增加，网格分辨率的要求会大大提高，这一点很重要。对于高雷诺数下的壁面边界层，指定非定常入口条件，IDDES模型可以在WMLES模式下运行。