壁湍流近壁区存在强剪切和强各向异性,使得对壁湍流开展大涡模拟十分困难,对近壁区进行全分辨数值模拟所需要的巨大计算量,成为限制大涡模拟进一步应用于高雷诺数工程湍流问题的瓶颈。本文利用最小流动单元的直接数值模拟研究了近壁区小尺度湍流脉动的统计性质,建立了基于最小流动单元的近壁湍流的预测模型,在此基础上,对大涡模拟近壁区处理方法进行了探讨。对摩擦雷诺数为1000~10000的最小流动单元进行了直接数值模拟,发现最小流动单元内平均速度剖面和全尺寸槽道内平均速度剖面在近壁区相符,湍流脉动强度和全尺寸槽道中尺度小于最小流动单元尺寸的湍流脉动强度一致。在不同雷诺数下,最小流动单元湍流脉动统计量在粘性尺度标度下呈现雷诺数无关性,表明最小流动单元可以很好地反映全尺寸槽道中近壁小尺度湍流的普适特性。在摩擦雷诺数为2000时,通过对全尺寸槽道湍流直接数值模拟数据的分析,获得了去除外区大尺度运动影响的近壁普适信号,并与最小流动单元速度脉动信号进行了对比,发现二者具有高度的相似性,结合外区大尺度运动对近壁区湍流的叠加和调制效应,建立了基于最小流动单元的近壁区三个速度分量的预测模型,预测的湍流脉动强度与脉动速度联合概率密度分布和全尺寸槽道的结果相符。发展了基于预测模型的湍流大涡模拟近壁处理方法。采用最小流动单元提供的准确的壁面切应力和近壁湍流速度脉动,为大涡模拟提供边界条件,采用最小流动单元所提供的准确的雷诺应力为亚格子应力提供约束条件,可以极大地减小大涡模拟近壁区的计算量,并能较好地预测外区湍流的性质。