超大涡模拟：燃料管束内的流动传热
如果可以用几个词来概括湍流的本质，那一定包括：「三维」，「非定常」，「多尺度」。
湍流的本质导致了直接模拟湍流的计算代价非常大，为了能在有限的计算机资源下模拟湍流，前辈大牛们提出了几种方法，包括了大涡模拟（LES）和雷诺平均（RANS）。
大涡模拟（LES）基本思想是对NS方程进行某种过滤，大涡结构受流场影响较大，小涡则可视为各向同性，因此通过滤波处理将小涡从流畅过滤，只计算大涡，而小涡则使用统一的次网格尺度模型进行模拟，过滤尺度一般为网格尺度。
超大涡模拟（V-LES）由Speziale（1998年）提出，并由Ruprechtet al. (2003年)与Johansen et.al.(2004年)进行了改进。
超大涡模拟（V-LES）结合了非定常U-RANS与LES的优点，可以精确求解大于网格大小尺度以上所有湍流尺度的运动，并使用基于U-RANS中k-e方程的两个方程模拟小涡的运动。
RANS：雷诺时均 LES：可捕捉大于网格尺度的涡结构；Re~1 X 104 - Re~ 1 X 105 V-LES：可捕捉大于某特征尺度（如管径）的涡结构；Re > 1 X 105
RANS
（稳态/非稳态）
LES
因此，超大涡模拟（V-LES）在效率与精确性的平衡上优于U-RANS与LES，可以广泛应用于工业问题中的高Re数流动。
燃料组件子通道中的流动与沸腾换热
Experiment of Sadatomi et al. IJMF 2004
燃料棒子通道的研究涉及到管束之间子通道的两相流水力平衡。根据实验搭建的几何机构建模，并采用IST技术进行网格划分，如图1所示。
实验装置的尺寸：
燃料棒直径：d = 16mm
燃料棒间距：p = 20 mm
间距与直径之比：p / d = 1.25
间隙：S11 = S12 =S22 = 4mm
水力直径：Dh = 14.3 mm
流通面积：A = 194 mm2
采用IST网格技术，可免去为每个管画BFC网格的麻烦。CAD文件中的管曲面嵌入到笛卡尔均匀网格中，大大减少了网格倾斜引起的误差。计算域长度减少到 L=120mm，管的长度减少到Lt=20mm。计算域的宽度设置为W=30 mm，由65x65x130个网格单元组成。
（注：该模拟仅是测试ITM方法对捕捉传热两相流复杂界面变化的能力）
在预测BWR燃料棒束中冷却剂的传热流动特性时，必须准确评估子通道之间的流动传质。两相系统中的传质包括三个独立部分：空泡漂移（voiddrift）、交错流动（diversion cross-flow）和湍流混合（turbulent mixing）。该算例中包含了流体流动和传热的多尺度模拟，未考虑相变过程。
在此问题中，湍流对相界面的影响十分明显，采用VirtualFlow软件中V-LES模型进行计算。V-LES方法计算精度比RANS方法高，且计算时间比LES方法少，尤其适用于工业级计算模拟应用。
计算基于完全耦合（固相-气相-液相）的传热方程，可以得到每根燃料组件之间的共轭传热分布。图2及图3展示的是在湍流情况下（进口速度UL=1 m/s，入流气泡分数为50%）通道中气液界面上的温度分布，图2为横截图，图3为侧视图。
图2 通道中气液界面上的温度分布（横截面）
图3 通道中气液界面上的温度分布（侧视图）
由于中心燃料棒位于相界面变化剧烈的区域，具有较高的放热功率，相界面在流场的影响下变形剧烈，导致了管道的随机换热。
图3很好地阐明了管束间两相流的振动，特别是中间的管道的排热率高。
通用流体仿真软件VirtualFlow基于独有的IST网格生成技术，结合分块网格优化（BMR）和自适应网格技术（AMR），只需读入固体对象的CAD文件即可自动生成直角坐标网格，每个子区域网格进行自动优化，既可快速生成计算网格，又可保证高阶精度。
VirtualFlow主要应用领域包括：核工业、石油&天然气、化工&过程工艺、水利与环境工程、航空航天、微流体等。核工业领域，VirtualFlow软件可用于核安全分析和热工水力模拟，目前应用于众多大型研究课题。
