大涡模拟作为一种高精度数值模拟方法，在转捩及湍流边界层的流动分析及控制领域发挥越来越重要的作用。但由于计算资源限制，尚未大规模地应用于高雷诺数湍流边界层的计算中。本文目标为开发一套高效实用的高精度大涡模拟方法，以满足工程领域的计算需求。针对当前二阶有限体积法模拟转捩及湍流边界层时遇到的问题，主要从数值方法（不可压缩算法、可压缩算法）和亚格子模型两个方面，提高大涡模拟计算精度，降低计算资源需求，最终将高精度大涡模拟方法应用于转捩及湍流边界层问题的求解。　　本文首先讨论了大涡模拟的基本原理和整体框架，并详细讨论了入口湍流边界条件的合成方法。在此基础上，研究了自由流湍流引发的旁路转捩的基本特征和影响因素。通过简化模态的方法，研究了湍流强度、扰动分布、前缘厚度对旁路转捩的影响，揭示了旁路转捩两种转捩类型（内层转捩和外层转捩）的结构特点和触发机制，阐述了采用当前的二阶有限体积法和亚格子模型进行大涡模拟时遇到的问题。　　在传统的有限体积法的基础上，本文提出通过循环插值的方法，构造了张量积网格下的高精度插值方法，得到无耗散中心格式的通用形式。通过在谱空间进行误差分析，得到离散色散误差最小的最优中心格式。为了湍流计算的稳定性，在保持格式精度的前提下引入迎风插值，从而控制格式的耗散。该格式主要应用于不可压缩流动，解决了有限体积法的计算精度较低问题。　　为了克服有限体积法重构模板过大的问题，本文发展了混合DG/FV方法，并应用在可压缩流动的计算中。在此基础上，本文考察DG方法和FV方法的各自特性，提出了一种简单高效的混合Hermite WENO/梯度限制器。该限制器充分利用DG格式的紧致性以及高精度矩，采用Hermite WENO方法限制低阶导数;同时采用高效的梯度限制器限制由Gauss-Green重构的高阶导数，使得计算模板只用到Von Neumann单元。新限制器保证了混合DG/FV格式的紧致性，同时有效地限制了间断面附近的非物理振荡。一系列的经典算例验证了限制器的精度、无振荡特性。　　最后，本文分析了当前涡粘模型的局限性，指出其在模拟湍流脉动时各项同性的限制，以及在粗网格下计算精度的不足。在先验检验分析各种亚格子模型的耗散特性基础上，采用尺度相似模型和涡粘模型构造混合模型，通过控制模型中的能量逆传部分，构造出能够适用于粗网格下的各向异性模型，降低了大涡模拟的网格需求，提高了模拟精度。