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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » FLUENT & CFX » 壁面函数问题？
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王影杰

木虫 (正式写手)

[交流] 壁面函数问题？

关于壁面函数，其中有一句话是这样的：
划分网格时，不需要在壁面去进行网格加密，只需要将第一个内节点布置在对数律成立的区域内，即放在湍流充分发展区域。
这句话不理解，是使用壁面函数，不需要划分边界层网格吗？
只需将第一个内节点布置在对数律成立的区域内，是什么意思？在fluent圆柱绕流流体仿真分析时，是要具体操作的吗？怎么设置内节点在对数律成立的区域内呢？
下面是圆柱表面的y+图。看不懂是怎么回事？

壁面函数问题？
hfsd.PNG
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1楼 2015-10-27 14:46:17
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hsyEsperanto

金虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
1592203609: 金币+20, 仿真EPI+1, 应助指数+1, 非常优秀的帖子！ 2015-10-31 13:17:32
引用回帖:
13楼: Originally posted by 王影杰 at 2015-10-29 15:51:43
目前有一个通过雷诺数，流体速度，y+值来估算第一层网格尺寸的软件，这个准确吗？那么还需要先试算壁面y+吗？

现在不明白壁面函数法和低雷诺数处理方法有哪些区别？具体划分网格时操作上有什么区别？

壁面函 ...

http://www.cfd-online.com/Wiki/D ... stance_%28y_plus%29
这个是y+的定义，其中u*是根据壁面剪切力计算的u*=sqrt(剪切力/密度)。

我想问下你y+和剪切力是怎么得到的？有了y+直接就可以算第一层网格密度了。我的意思是可以先假设u*恒定，比如你现在试算得到的y+=120, 你想要y+=30，那么就要把第一层网格缩小到原来1/4。

你提到的这类软件可以用的，它的原理应该是根据平板外流Blasius边界层解或者类似的公式算出的剪切力。看你几何形状是否复杂，如果不复杂的话应该算得比较准，复杂的话还是建议用我上述的方法试算。

暂时没有遇到过用到低雷诺数处理的问题，根据文档描述似乎也是一种壁面函数处理，积分求解粘性底层。壁面函数处理（WF）以及SST（Shear stress transport剪切力传递模型）是处理边界层的两种不同方式，WF假设了第一层包含粘性底层，过渡层，对数律层，所以要满足相应的第一层网格尺度在一定范围内。而SST直接用很细的网格去解析边界层的细节，由于粘性底层一般位于y+=1以内，所以SST要求y+<1，一般都要做到y+<0.2。它的好处在于，并没有对湍流边界层做任何假设，所以k-w SST模型可以计算出层流到湍流的转戾，但是是否准确要取决于模型参数的设定。

边界层网格就是根据壁面附近边界层内速度梯度变化，近壁细一点，逐渐变粗，近似每个网格的梯度相等，用来求解边界层。
你说手动划分是什么意思？画结构化网格吗？
结构化网格的边界层网格就是在壁面部分调节网格生长率，全区域都是六面体网格。非结构化四面体网格在近壁部分用楔形（三棱柱），仍然是按给定生长率逐渐由细变粗。
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王影杰
15楼2015-10-29 21:19:26
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hsyEsperanto

金虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
因为湍流边界层结构复杂（粘性底层，过渡层，对数律层。。。）粘性底层很薄，如果划分想完全用加密网格去解析的话，有时计算量无法承受。于是有人总结了湍流边界层结构中粘性底层、过渡层、对数律层的剪切力传输规律采用壁面函数处理，即是用壁面第一层网格包含上述三层的信息，从而得到相对比较准确的剪切力的计算结果。如果第一层网格过小的话，就会把这三层压缩在更小的区域内，从而计算出更大的剪切率。

于是，采用壁面函数就要求壁面第一层网格在对数律层，才能得到比较准确的结果。一般而言，对数律层在y+=20~100的位置（根据具体问题，会有更窄的范围要求）那么你应该做得就是，先划分一个稍微粗一点的网格网格，试算并读取壁面的y+，然后令y+=30（举例），反推算出适合的壁面第一层网格尺寸。
上述所说的y+是一个无量纲量，常用来描述湍流边界层壁面网格的相对大小。

由于壁面函数处理的第一层网格并没有包含完整的边界层，所以仍然需要划分边界层网格。

如果你用的是fluent的话，现在的k-e模型中提供了更加自适应的壁面函数处理方法，如果计算出的y+比较小，会自动调节壁面函数所解析的边界层信息。还有增强壁面处理，即用壁面第一层去解析粘性底层，如果问题所限，无法更细地划分网格采用SST，然而壁面函数处理的粗网格又无法获得足够信息的话，可以采用上述方案。

另外请注意，壁面函数处理为k-e模型所特有，由于k-e模型自身特点，全区域为湍流，无法计算出层流湍流的转戾，必须在肯定全区域湍流的前提下才可以使用。
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12楼2015-10-29 12:12:47
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王影杰

木虫 (正式写手)
引用回帖:
16楼: Originally posted by 许仙赶考时 at 2015-10-30 00:38:10
12楼回答的真好

的确是，我真是幸运。。。
像是雪中送炭一样很温暖。
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18楼2015-10-30 09:07:34
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王影杰

木虫 (正式写手)
引用回帖:
12楼: Originally posted by hsyEsperanto at 2015-10-29 12:12:47
因为湍流边界层结构复杂（粘性底层，过渡层，对数律层。。。）粘性底层很薄，如果划分想完全用加密网格去解析的话，有时计算量无法承受。于是有人总结了湍流边界层结构中粘性底层、过渡层、对数律层的剪切力传输规律 ...

目前有一个通过雷诺数，流体速度，y+值来估算第一层网格尺寸的软件，这个准确吗？那么还需要先试算壁面y+吗？

现在不明白壁面函数法和低雷诺数处理方法有哪些区别？具体划分网格时操作上有什么区别？

壁面函数法和（具体gambit划分网格时first row ;growth factor ;rows的）边界层网格划分有什么关系呢？边界层网格划分和自己手动划分网格是一样的吗？

re=10000算是全湍流吧？
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13楼2015-10-29 15:51:43
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王影杰

木虫 (正式写手)
引用回帖:
12楼: Originally posted by hsyEsperanto at 2015-10-29 12:12:47
因为湍流边界层结构复杂（粘性底层，过渡层，对数律层。。。）粘性底层很薄，如果划分想完全用加密网格去解析的话，有时计算量无法承受。于是有人总结了湍流边界层结构中粘性底层、过渡层、对数律层的剪切力传输规律 ...

在fluent 和gambit里面采用壁面函数法和低雷诺数法具体操作是怎么样的呢，有什么区别呢？在画网格和仿真分析这一块不知道具体怎么做是对的了？
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14楼2015-10-29 15:56:29
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许仙赶考时

铁杆木虫 (著名写手)
12楼回答的真好

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16楼2015-10-30 00:38:10
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王影杰

木虫 (正式写手)
送红花一朵
引用回帖:
15楼: Originally posted by hsyEsperanto at 2015-10-29 21:19:26
http://www.cfd-online.com/Wiki/Dimensionless_wall_distance_%28y_plus%29
这个是y+的定义，其中u*是根据壁面剪切力计算的u*=sqrt(剪切力/密度)。

我想问下你y+和剪切力是怎么得到的？有了y+直接就可以算第一 ...

主要是在gambitl里面划分网格时有专门划分边界层网格的哪一个选项框，也可以自己通过调节网格生长率划分结构化网格，都可以实现接近壁面网格比较细然后网格按相等梯度逐渐变粗。我在想这两种方法划分网格有什么区别吗？近几天也通过调节y+值来估计第一层网格的大小来仿真分析，为了方便采用2维来分析，但是无论是我改变网格密度，改变雷诺数大小，阻力系数都是在0.47左右，我也是不知道为什么这样？
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17楼2015-10-30 09:05:58
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叶-由

捐助贵宾 (小有名气)
挺好
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19楼2015-11-28 14:17:24
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且听风吟R

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
插一下，我看文献上是这样说的“对于湍流核心区的流动使用k-e模型求解，而在壁面区不进行求解，直接使用半经验公式将壁面上的物理量与湍流核心区内的求解变量联系起来‘’这个是如何联系起来的呢
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20楼2017-05-04 19:58:47
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dmbb2楼
2015-10-27 14:57   回复  
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ZloveA3楼
2015-10-27 15:00   回复  
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紫语19904楼
2015-10-27 15:18   回复  
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yuzhuce5楼
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jixiangbao9楼
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asked618810楼
2015-10-27 15:51   回复  
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d
kiss2008553711楼
2015-10-27 15:51   回复  
王影杰(金币+1): 谢谢参与
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