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网格技术|近壁区网格处理/Y+网格

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导读:介绍近壁区网格的处理方式,即Y+网格。

前面文章流动边界层壁面函数介绍到由于流体粘性的存在,流体在近壁区运动会存在边界层(无粘计算不需要考虑边界层)。因此在计算中对边界层的网格划分需要特殊处理。

对边界层的特殊的特殊处理,我们首先需要介绍第一层网格。


第一层网格    

   
边界层包括粘性底层、过渡层及对数律层。通常边界层很薄,一般是毫米、微米级,因此如果直接进行网格加密的话,势必会大大增加计算量。


实验发现,对数律层处于完全湍流状态;而在粘性底层及过渡层中,粘性力起主要作用,此时速度分布可以通过经验公式直接计算得到,因此无需划分网格。
也就是说,可以将计算区域的第一层网格放置在对数律层内;而在粘性底层及过渡层中无需计算网格,这部分物理量的分布可以通过壁面函数来计算完成,或者通过近壁面模型(k-w模型)求解(采用N-S方程离散求解,与湍流区求解方式一致)。

第一层网格厚度的估算    

   
为了能保证第一层网格可以放置在对数律层内,可以用    进行估算。
y+其实就是描述物理壁面的法向距离的无量纲量,为什么要用无量纲量描述呢?因为想用一个合适尺度参数来描述边界层厚度,用m或mm的单位太大了。
  • 对于标准或者非平衡的壁面函数法,每个壁面相邻的单元体中心必须位于对数律层,      ;
  • 对于增强型壁面函数,每个与壁面相邻的单元体中心应该位于粘性亚层,      。
为了计算第一层网格厚度,首先应该估算第一层网格的厚度,使    符合范围:    其中    为壁面摩擦速度:    ,    就是估算的单元体大小。
如果觉得计算繁琐,这里提供两个Y+计算网址:
http://www.pointwise.com/yplus/
https://www.cfd-online.com/Tools/yplus.php

来源:BB学长
湍流网格处理
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-23
最近编辑:1年前
BB学长
硕士 | 研发工程师 公众号BB学长 知乎BB学长
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