【CFD小贴士】求解壁面采用什么方法？第一层网格高度如何确定？
求解壁面采用什么方法？在近壁区域，解的梯度非常高，但近壁区域的精确计算对模拟的成功至关重要，两种近壁面湍流建模方法:A) 使用 Wall Functions（壁面函数法）B) 解析Viscous Sublayer（粘性子层解析法）1、壁面函数法壁面函数利用如图所示的可预测无量纲边界层剖面，从邻近网格单元质心的条件(速度、壁面距离)确定壁面条件(如剪切应力)这意味着单元应该位于log-layer§第一层网格应该位于 log-layer, 通常应该有一个y+值，比如30 < y+ < 300这是一个非常普遍的准则，但并不是一个绝对的规则，上限是雷诺数的函数（device Reynolds number）对于非常高的Re,如果仍然在log层，y+可能会更高(例如，一艘大型船舶，Re≈ 109，y+值大于1000是安全的)对于非常低(但仍然湍流)的Re(例如一个小泵)，对数层可能只延伸到y+≈300，此时y+ = 30太粗糙，边界层上不能有足够数量的网格单元（壁面函数法不再适用）如果发生这种情况，请考虑根据粘性子层分解准则来re-meshing要完全求解重要壁面上的边界层问题，可以尝试在边界层上设置至少10层网格单元–一般来说,如果你更感兴趣的是区域中心的湍流效应，而不是壁上的力，这是合适的2、解析Viscous Sublayer（粘性子层解析法）–第一层网格单元应该在 y+≈ 1 ，并且保证足够多的边界层，增长率适中，不高于1.2-这条准则确保网格将能够充分解析粘性子层的梯度–这将大大增加网格数–一般来说，如果壁面上的力或传热是模拟的关键(气动阻力、叶轮机械叶片性能、传热)，解析粘性子层就是你要采用的方法，大多数情况下推荐的湍流模型是SST k-w•使用壁面函数时，垂直于壁面的节点更少(与使用网格求解粘性子层相比)。那么第一层网格高度如何确定呢？•在前处理阶段，您需要知道网格单元的第一层(边界层)的合适大小，以便Y+位于所需的范围内•实际的流场 直到您计算出求解结果后才会知道(实际上，有时由于计算出的Y+值，返回并重新构建模型是不可避免的)•为了降低 re-mesh 的风险，我们希望在开始时通过手工计算来尝试预测单元格大小:•对于平板流,雷诺数 给定 ReL= 1.4x106•从y+的定义开始:•目标y+值和流体性质已知，需要Ut ，它被定义为：•壁面剪切应力,tw ,可以由表面摩擦系数得到,Cf:通过文献，平板表面摩擦系数的计算公式如下:•Re是已知的，因此使用这些定义来计算第一层网格的高度•我们设定的目标Y+值为 50, 因此:我们的第一层网格高度y应该大约是1毫米。如果你想要y+ = 1，只要用上面公式中的1替换50，得到y = 1.8x10-5m上述公式适用于平板流，对于内部流动, 雷诺数根据管子的水力直径计算，只要将上述公式中的摩擦系数公式替换为Cf =0.079 Red-0.25 即可。来源：CFD仿真区
