大涡模拟，你还可以选择这个模式

用于边界层湍流的数值模拟方法有直接模拟DNS、 雷诺平均模拟RANS和大涡模拟LES三种。

大涡模拟可以准确地描述一些不稳定过程中的大尺度效应和小尺度结构，又不会占用过多的计算内存，是直接模拟方法和雷诺平均模拟方法的完美结合，是极具潜力的湍流数值模拟发展方向。

大涡模式具有极高的格点分辨率和对边界层湍流的三维模拟能力，这些特点使它非常适用于各类中小尺度物理过程的研究。

PALM简介

在大气海洋领域，大家熟悉的大涡模式可能是WRF-LES，在气象相关领域应用非常广泛。本篇介绍另一个应用也较为广泛的开源大涡模式PALM(Parallelized LES model)， 是由德国汉诺威莱布尼茨大学开发的用于大气和海洋边界层的一种大涡模拟模式, 已成熟应用于各种大气和海洋边界层的模拟。

PALM模式经过多年的扩展，还发展了 PALM-4U ，可用于从中尺度到微尺度的各种城市应用。详细信息可参考官网：https://palm.muk.uni-hannover.de/trac

PALM有很多突出的地方：

出色的扩展性，迄今为止测试了多达 32000 个核。

在笛卡尔网格上实现复杂的地形（允许陡峭的地形和垂直定向的建筑物）

在线数据分析（在模型运行期间）以避免 I/O 瓶颈

交互式地表模型，耦合到 RRTMG 辐射模型

风力涡轮机模型（ADM-R）实施

具有盐度方程和海水状态方程的海洋模式

用于各种应用的嵌入式并行拉格朗日粒子模型（足迹计算、云滴生长模拟、可视化等）

PALM基于笛卡尔坐标系求解NS方程，有六个预测量：速度场的三个变量(u, v, w)，位势温度, 湿度(海洋中是盐度和次网格动能(e)。 其控制方程为：

PALM应用案例展示

1）机场区域大涡模拟

飞机在进近过程中，机场建筑引起的湍流侧风对飞机的影响。整个模拟区域大小为 4km x 2km x 2km。模拟人造建筑物上的中性分层流，平均流来自南方，约 20m/s 的自由流风。可视化的是平均侧风的变化，红色为正值，蓝色为负值。该建筑为 250m x 25m x 40m（长 x 宽 x 高），以白色显示。在模拟的最后 20 秒内，跟踪飞机（白色）在其最后进场过程中遇到的侧风变化。

02:40

2）城市街区大涡模拟

模拟了一组建筑立方体上的中性分层流动。该可视化的上半部分显示了一个模拟，该模拟在左边界使用层流流入，而下半部分显示一个模拟，该模拟在左边界使用基于过滤方法的湍流发生器。两个域的大小为 2180m x 720m x 240m，域顶部的平均背景风为 6 m/s，从左到右吹。速度矢量（绝对值）的旋转可视化以显示湍流结构和强度。

模式设置

Total domain size (x|y|z):

2160m x 720m x 241m

Grid spacing (x|y|z):

2m x 2m x 2m

Number of grid points (x|y|z):

1080 x 360 x 122

Simulated time:

1.5h

CPU-time:

5.5h

Number of CPUs:

540

Machine/ processor type:

TSUBAME 2.5 at Tokyo Tech and Cray-XC30 at HLRN

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