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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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hsyEsperanto

金虫 (正式写手)


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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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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。
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:
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?
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?
14楼2015-10-29 15:56:29
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2015-10-27 15:18   回复  
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