一直没有很好的弄懂边界层网格划分的规则，连壁面函数的定义及Y+的含义也不清楚。这里做个小结：
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第一：为什么要用壁面函数
1、 无论是标准k—ε模型、RNGk—ε模型，还是Realizable
k—ε模型,都是针对充分发展的湍流才有效的，也就是说，这些模型均是高Re数的湍流模型。它们只能用于求解处于湍流核心区的流动。而壁面函数是对近壁区的半经验描述，是对某些湍流模型的补充（近壁区对整体流动影响较大和低雷诺数Re的情况），通过壁面函数法和低Re数k—ε模型与标准k—ε模型和RNGk—ε模型配合，成功解决整个整个管道的流动计算问题。
2、在壁面区，流动情况变化很大。
解决这个问题目前有两个途径：
一、是不对粘性影响比较明显的区域（粘性底层和过渡层）进行求解，而是用一组半经验的公式（即壁面函数）将壁面上的物理量与湍流核心区内的相应物理量联系起来。这就是壁面函数法。在划分网格的时候，不需要在壁面区加密，只需要把第一个节点布置在对数律成立的区域内，即配置在湍流充分发展区域。
如果要用到壁面函数的话，在define---modle--viscous面板里有near wall
treatment一项。可以选择标准壁面函数、不平衡壁面函数等。
三种壁面函数:标准壁面函数应用最广泛，鲁棒性最好，非平衡壁面函数适用于分离流，逆压梯度，双层区域壁面函数将层流底层同湍流区分别计算
二、是采用低Re数的k—ε模型来求解粘性底层和过渡层，此时需要在壁面区划分比较细密的网格，越靠近壁面，网格越细。当局部湍流的Re数小于150时，就应该使用低Re数的k—ε模型。
总结：相对于低Re数的k—ε模型，壁面函数法计算效率高，工程实用性强。但当流动分离过大或近壁面流动处于高压之下时，不是很理想。在划分网格的时候，需要在壁面的位置设置边界层网格，原因也是如此。
补充：
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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。
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第二：Y+的含义及计算
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。
Y+的计算
Y+的查看
其实，我们关心的应该是壁面y+值。那么我们看云图的话，是可以直接看到的，但是个人感觉，如果case大的话，也不是很方便。此外，你要是看云图的话，要用filled的方式，而且把node
value选上，不然显示的是插值结果，那样不对。
推荐你用plot图看，在Plot里面，有xy-plot和histogram两个。这两个都要选择统计位置，请把所有的壁面选上，注意里面有内部体的boundary名称，如那些interior，就不要选。y+的值在turbulence/Wall
Y plus里面。然后进行historam或plot。
histogram里面能告诉你不同y+的网格个数都有几个，其中最右边那个就是你最大的y+值。但是xy-plot里面，你是可以直接看到具体y+值的，也能通过曲线特点分出来是哪个面的。
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面函数：
在划分网格时，把第一个内节点布置在对数律成立的范围内，即配置到旺盛湍流区域，11..5~30<
y+<200~400。
流场计算完后，查看：Display>Contours…> Contours of
/Turbulence…/Wall Yplus
如果y+ 的值大于该范围，应该加密该区域网格，重新计算，再查看y+
，如果仍不在其范围，继续加密网格。壁面网格加密可采用自适应网格：
Adapt>Y+/Y*…，Options选项，只选Refine
；Type选Y+；点击Mark，再点击Adapt；及完成网格加密。
非平衡壁面函数（Non-Equilibrium Wall
Function）主要应用于以下情况：
涉及分离、再附着、冲击等受压力梯度影响的远离平衡的复杂流动
Enhanced Wall Treatment要求y+
<4~5。
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判断Y+ 是否合适
K-e模型一般是对充分发展的湍流适用的，所以对于近壁面使用壁面函数处理。在使用中标
准壁面函数要求y+在30-500，增强型为1左右，可以放宽到5，非平衡型和标准型的要求类
似不过应该是算一些变化比较大的流动时候使用。一般都是RNG+标准壁面吧，y+别太小，
不然结果不对。
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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对网格进行修改。
湍流边界层分为内区和外区，而内区有分成：
粘性子层，粘性作用主导
过渡层，湍流作用和粘性作用相当
对数律层，湍流作用主导
外区：惯性力主导
距离壁面最近节点定义了 y＋的值，在他们之间应用壁面函数，一般应该使该节点位于粘性子层之外，即 y＋>=11.06好像，同时在湍流边界层内应该布置一定数量的网格节点，而 y＋的上限由雷诺数判定，我觉得和湍流边界层的厚度有关，因为从经验上，对数律层只能到总的边界层厚度的20％。
问题是：具体在生成网格时，如何来控制网格满足一定的 y＋要求呢？
对大空间的钝体绕流计算，合理的 y＋应该在什么范围内？而据我所知，y＋是结果算出来之后查看的，如果不是很关心剪切力，湍流边界层需要准确计算吗？一刚开始，壁面网格生成凭经验确定。计算后，根据流场查看 y+值是否满足事前的假定，不满足则需要修改网格，再计算、查看y+，如此继续下去。因而我感觉事先是无法准确确定网格
y+是与速度相关的量，不仅仅取决于第一层网格的尺寸，因此必须进行实际运算才能知道。不过如果做的活多了，就会知道第一层网格该怎么取了！
主要是计算后检验，需要反复几次。
一般有 y+在 30至 100左右，太密了，壁函数就作用不大了；过大，壁面处精度不够。对于
粗糙壁面，yp一般为 4倍的粗糙度。30—100是壁面函数的敏感区，大于 100时必须要采用壁面函数修正，但是精度有较大影响，
在小于 30时，可以不用壁面函数，目前一般的求解，尽量不要用壁面函数，为了求解精度的需要，取值小于 30，就可以了。
可以使用公式进行估计
近壁 y+估计值（经验公式） 4 2 2
近壁 y+实际值（计算结果） 3～8 1～6 1～5
如果使用标准壁面函数，真如上面所说，过大和过小，都不好，一般为 30左右最好！
如果使用低雷诺数模型，及 enhance
wall function，y＋需要是 1的量界！
至于划分网格的过程，需要多次的反复
加载中，请稍候......
加载中…
(2014-02-28 10:13:33) 