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Y 计算工具&边界层第一层网格高度如何确定?

2年前浏览2843

由于计算过程比较繁琐,人工计算耗费精力。在这与大家分享几个好用的在线计算工具。计算工具的两个链接如下,可自由选择:

http://www.pointwise.com/yplus/

http://www.cfd-online.com/Tools/yplus.php

工具的截图如下:需要输入入口速度、密度、动力粘度、特征尺寸、y

利用工具可初步得到,雷诺数值、第一次边界层厚度。


为什么会存在第一层网格的问题

关于这个问题,实际上要从边界层说起。实验表明,边界层内根据流动状态的不同可以分为三层,自壁面向流动核心区分别为:粘性子层、过渡层和湍流核心层。边界层很薄,一般都是毫米~微米级,因此,若采用划分网格进而利用数值方法求解的话,势必会大大增加计算网格的数量,从而急剧增加计算工作量。又有实验发现,在粘性子层和过渡层内,主要是粘性力在起主导作用,惯性力的作用几乎可以忽略。在该区域内,粘性力与速度梯度成线性关系,因此在于核心层为高雷诺数湍流流动的情况下,过渡层与粘性子层内的速度分布可以通过经验公式直接计算得到,而无需划分网格,换句话说,在这种情况下,可以将计算节点的第一层网格节点放置在湍流核心区内,而过渡层与粘性子层中则无需要任何网格。这部分区域中的物理量分布采用壁面函数(wall function)来计算完成。需要用到壁面函数的湍流模型包括:k-epsilon模型,雷诺应力模型。

另外一种低雷诺数湍流模型的情况则与之不同,其不采用壁面函数来求解粘性子层与过渡层中的流动物理量分布,而是采用NS方程离散求解,与核心区域求解方式一样,如K-W模型,SA模型等。

如何准确地估算y 并由此计算第一层网格厚度的问题。

总结如下:

y 的初始估算值需要根据流场的性质来确定。

  • 通常情况下,对于低雷诺数模型y ≤1,初始估算值一般取1;一般情况下高雷诺数模型有k-Epsilon模型、雷诺应力模型等

  • 而在高雷诺数模型中30≤y ≤300,初始估算值一般取30。低雷诺数模型有,k-w模型,SA模型,LES等

来源:新能源热管理技术
湍流
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首次发布时间:2022-10-13
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