複雜地形條件下重氣擴散數值模擬（簡體書）

蔣維楣等綜述了不同次網格的閉合方式和格子特點。在技術上，為了使亞格子應力達到收斂精度，大渦模擬需要對N－S方程的導數項采用高精度的近似方法，這一點大大增加了大渦數值模擬的計算存儲成本。不僅如此，不同于雷諾平均的時間平均方法，大渦仿真是對渦旋進行空間平均，這就要求更高分辨率的時間網格劃分，捕捉流態的瞬時信息，也增加了計算機迭代求解的全部計算時間。
由于LES計算成本較高，相對于RANS在重氣或邊界層物質擴散的研究中的應用比較少。Sklavounos比較研究了不同湍流模型在重氣擴散上的表現，以處于中性小風穩定大氣條件的Thorney場地實驗的數據為背景數據和模型的驗證，卻給出了不同結論：渦擴散模型和亞格子模型給出了相似的結果，而LES卻使用了大量計算機資源。當中的原因是這兩種模型都基于流體動力學方程，實際上相對平穩的流場并不能明顯區分兩種湍流模型。結合LES在時間離散上的高解析分辨率和對渦旋刻畫完整性，LES模型被應用于障礙物背后渦旋流場的模擬和近壁面湍流，以及燃燒過程過劇烈熱流的模擬時表現出精度優勢。Letzel在對樓宇之間街道內湍流風場的研究中使用了大渦數值模擬方法，為了節約計算時間使用了準二維模擬。結果表明LES方法優于RANS方法，前者細致能夠描述渦旋的間歇現象，而后者卻預報渦旋平穩發展，這將對污染物的消散預報產生誤差；二維的LES方法能夠捕捉到第三層微小渦旋，三維的RANS才能夠較為準確刻畫湍流的發展。應該說，比較起其他湍流模型，大渦模擬從機理揭示到實際預報上都能表現得更為客觀和優秀，隨著計算機技術的發展大渦模擬方法的計算成本高的缺點將逐漸得到彌補，大渦模擬方法較渦擴散類湍流模型有更廣闊的應用空間。
除此之外，顆粒的渦流相互作用模型（Eddy－interaction Model，EIM）和出現在粒子模型統計湍流模型以隨機游走的方式描述湍流現象，均體現了局部小尺度湍流所表現出維納過程的統計特征，但前者的應用的范圍局限于顆粒物參與的湍流運動；后者是粒子統計模型中湍流適用技術。
關于大氣充分發展的湍流，不同研究者皆對RANS和LES湍流模型做出了針對邊界層傳輸的適應性調整的研究。體現在：
（1）對RANS和LES湍流模型進行適應整體擴線規律的修正；
（2）復雜地表下墊面對湍流的影響，突出體現豐富地表植被隨氣流擺動，并帶有對陽光輻射和水汽等物質的吸收與釋放對流場傳質及傳熱的改變。
Pontiggia等使用的ASsM（Atmospheric Stability sub－Model）利用Monin－Obukhov邊界層理論對RANS的e－k湍流模型作了針對中性層節和穩定大氣的修改，并以Prairie Grass的場地實驗結果作為驗證，并報導修正后的邊界層e－k模式能夠很大改觀普通e－k模式在較遠下風距離處關于污染物濃度預報的高估現象，并且濃度的預報結果與在較小數量級上仍有較高的準確性。改動體現在兩方面：
（1）使用Monin－Obukhov速度修正函數修正湍流黏性系數；
（2）在湍流耗散率方程中增加不同源項，以分別適應中性和穩定邊界層條件。
對于LES湍流模型在邊界層的應用，Porte－Agel在實驗和模擬方面做了充分細致的研究。Porte－Agel通過場地實測數據計算小于CFD可解尺度的亞格子熱通量和溫度方差統計量等，并以DNS模擬為參照，研究了在不同穩定條件下，大渦亞格子模型在邊界層的表現。指出，隨大氣穩定度越穩定，亞格子尺度的各量的垂直通量越明顯，其對可解尺度的回饋影響也越明顯。