Y_Plus的一些讨论.pdf

一、关于fluent 计算时壁面函数法和网格的关系，还有一个小问题 1:各位用fluent 的同仁和高手们，我想要比较好的使用fluent 软件，最重要的就是要学好理 论，在这里我想请教各位一个问题，在使用标准k-eplison 和一些其他的封闭模型时，对于 近壁区的流动要使用壁面函数法求解。那么在划分网格时，是不是一定要把把第一个内节 点布置在湍流充分发展的区域内呢？我们如果自动生成网格时，如果说第一个节点在壁面 的粘性底层内，是不是对计算有一定的影响呢？还有一个问题就是在gambit 中设置的wall 壁面，怎么到fluent 设置为内部表面interior ，好像在边界条件设置时没有这个边界呀。 2: 为什么要用壁面函数？？就是因为，k-epsilon 模型中，k 的boundary condition 已知，在 壁面上为零，而epsilon 的boundary condition 在壁面上为一未知的非零量，如此如何来解 两方程模型？？？ 所以，我们就需要壁面函数来确定至少第一内节点上的值，当然也包括 壁面上的值。实际上就是把epsilon 方程的boundary condition 放到了流体内部。至于壁面函 数的应用范围，要看它是如何获得的，简单说，他们都是由于，靠近壁面，雷诺应力在粘 性底层内基本消失，所以，navier-stokes 变为可解，而求得。所以，凡是应用壁面函数求得 的节点，都应设置在粘性底层(y+=5-8)或者至少为线性底层(y+30?具体数值忘记了) ，当然 你放得越低，精度越高，但是网格越小。我在matlab 内自己写的code,在y+=5-8 内放10 层， fluent 应该可以更高。放在fully developed region 是完全错误的。 4: 二楼的兄弟，谢谢！我的意思是壁面函数法和k-epsilon 混合使用，是不是它只计算壁面 到第一个节点线之间的区域？如果是这样的话，划分网格是不是要计算这个距离呢？Y+这 个值是我们控制，还是fluent 在求解时自动计算呢？y+ 的临界值好像是11.63，不过这个值 不是绝对的。 为什么要使用壁面函数呢？首先，在CFD 中应用湍流模型并不一定需要使用壁面函数，在 粘性支层中可以对N-S 方程直接求解。在粘性支层中，速度梯度很大，vorticity 不为零，所 以要直接求解，就必须在粘性支层中布置较多节点，一般要 10 层以上，这就是一般的低 Re 数湍流模型。当然这样将占用较多的计算资源。而在边界层中，是存在解析解的，如果 在粘性支层内不求解三维N-S 方程，而用一维数学模型代替，将大大降低计算资源的使用， 这就是壁面函数。一般高Re 数湍流模型都使用壁面函数。第一层网格节点布置在粘性支层 之外。那么你如何判断你的边界层网格节点布置是否合适呢？这就要检查你的y+ ，y+就是 第一层网格质心到壁面的无量纲距离，与速度、粘度、剪应力等等都有关系。对于y+ 的值， 各个学者推荐的范围是不一样的，但一般在30-60 之内肯定是没有问题的。也有推荐 10-110 甚至200 的。y+ 的值合理，意味着你的第一层边界网格布置比较合理，如果y+不合理，就 要调整你的边界层网格。 二、关于Y+的几点笔记 y+普遍存在于湍流问题中，Y+ 是由solver 解出來的結果，网格划分时，底层网格一般布置 到对数分布律成立的范围内，即11.5~30=y+=200~400。在计算开始时，y+并不知道，这 些值需要在计算过程中加以调整。数值计算实践表明，y+对传热特性的影响比较大，往往 存在一个合适的取值范围，在该范围内数值计算结果与实验数据的符合较好。算每个模型 都要先大概算一下，然后得到y+ ，然后再算第一层高度，重新画网格，貌似像是一个迭代 的过程。 估算可以采取以下的方法： 1，专门计算器 最好是使用NASA Viscous Grid Space Calculator 计算，网址为： /APPS/YPlus/ 2 ， 3 ，一些经验之谈 Laminar sublayer (y+ 5) Buffer region (5 y+ 30) Turbulent region (y+ 30) 增强的壁面函数（Enhanced Wall Treatment ）对于y plus 大于30 的有很好的作用，对于5 到30 的也能求解，但对于laminar 底层，对求解非常敏感，特别是在高雷诺数的情况下。 所以对于高雷诺数的湍流流动，可以先选择增强的壁面函数设置，然后计算完以后，通过 计算的y plus 对网格进行修