航空、航天、兵器等领域涉及的大分离流动问题一直广受关注,在使用数值方法对其进行研究时,湍流模式的选择成为限制计算精度的“瓶颈”问题。近年来,尺度自适应模拟方法(Scale-Adaptive Simulation,SAS)作为一种典型的RANS/LES混合方法以其湍流谱生成能力及较低的网格敏感性受到较多关注。本文侧重于SAS类方法性能的研究,发展了新型SAS模型。进而使用该新SAS模型对细长旋成体大攻角绕流这一难点问题进行了数值研究,对绕流及背涡的脉动特性进行了深入探讨。本文主要研究内容如下:为了克服SAS方法在钝体绕流计算中存在近壁区域能量生成异常的不足,使用基于速度特征的应变率及涡量组合函数构造了一种新型湍动能生成项限制器,并与只使用应变率或涡量函数限制器的计算方法进行了对比,给出了不同区域的时均湍动能分布及湍动粘度分布,得到了应变率和涡量在能量生成过程中的调控机理及其在不同区域的调控效果,验证了新型限制器在钝体绕流中良好的能量生成调控作用。理论研究了网格尺度、冯卡门尺度这两个混合模型核心构造及其对应的DES模型、SAS模型物理机制的优缺点,基于能量平衡理论及边界层厚度的量级关系得到了网格尺度与冯卡门尺度的对应关系,使用冯卡门尺度替换DES模型中的网格尺度构造了一种基于DES方程、具有尺度自适应计算概念的新型SAS方法(Improved SAS,ISAS)。通过分析冯卡门尺度对流场计算的调控过程给出了 ISAS方法的物理机制。不同网格条件下ISAS方法、DES方法、SAS方法的计算结果对比表明:ISAS方法兼顾计算效率与精度,网格敏感性较低,具有良好的湍流谱生成能力及大分离流动计算能力。为了选择适合细长旋成体绕流数值计算的网格划分方法,比较了使用不同网格拓扑条件下的细长旋成体绕流流场,数值实验表明扇形网格计算精度较高。在此基础上,使用ISAS模型计算了不同条件下的细长旋成体大攻角绕流,根据定常与非定常计算结果标定了 ISAS模型在细长旋成体大攻角绕流计算中的有效性。通过分析细长旋成体相应截面非定常气动力频谱,并结合前体背涡的瞬时脉动特征归纳出细长旋成体大攻角绕流非定常特性轴向演化分区:高频随机脉动区、低频周期脉动区及中频冯卡门脉动区;获得了大攻角绕流非定常特性随攻角变化的一般规律:随攻角增大,相应截面振荡主频增大,低频脉动区域及冯卡门脉动区域向头部压缩。基于不同攻角条件下的瞬时涡系结构及相互诱导作用总结出背涡低频脉动的详细过程:涡系低频脉动总是起始于单侧涡的破裂,即单侧涡的破裂是细长旋成体大攻角绕流低频脉动特性的诱导因素;基于分区思想探讨了背涡低频周期性脉动对细长旋成体大攻角绕流流场结构轴向演化及气动力的影响规律:背涡低频脉动总是起到加快绕流轴向演化进程并减小截面侧向力的作用。根据涡破裂前截面准定常气动力分布及涡破裂后截面非定常气动力分布特征确认了大攻角绕流非定常气动力特性与涡系脉动的相关性;总结出背涡脉动随攻角变化的一般规律:随攻角增大,涡破裂位置向头部移动,涡破裂强度增加,涡的脉动振幅增大。最后,为了探讨背涡低频脉动与微小扰动的相关性,通过改变微小扰动方位角计算了大攻角绕流非定常流场,总结出头涡飘起顺序、涡破裂起始位置与微小扰动位置的对应关系,数值结果表明:背涡非定常脉动源于对微小扰动的敏感性。