本章內容在編寫之初想法很簡單，只是想告訴大家在軟件里面怎么操作生成邊界層，但是寫的過程中又有了新的想法。

本章節主要包含以下內容：

1.什么是邊界層；

2.什么是y+;

3.邊界層數對流速和流阻的影響.                                           

先借用ccm+ tutorial文件里面的一段原文來解釋一下在流動的求解過程中為什么要引入邊界層網格。

插一句題外話，大家在學習軟件的時候，不管是結構仿真軟件的學習還是流體仿真或者工藝仿真、物流仿真等，在最初入門的時候都可以借助軟件自帶的算例和幫助文件，可以很好的完成入門。

原文描述很詳細，簡單翻譯劃線的一小段。

“速度和溫度的梯度在湍流邊界層的粘性底層里變化非常劇烈，一個粗糙的網格很難表達這種梯度變化。對于低雷諾數流動（y+ ~ 1）可以直接使用邊界層來求解粘性底層。換而言之，當求解y+>30的高y+壁面函數，則需要使用尺寸更大一些的網格。”同時設置壁面函數和邊界層的目的和意義就是簡化模型，使求解更加準確和收斂。

1什么是邊界層

黏性流體流經固體邊壁時，在壁面附近形成的流速梯度明顯的流動薄層，叫做邊界層。大家都知道，流體通常都具有一定的粘度，而液體的流動過程除了受慣性的影響，粘性產生的影響也非常大，邊界層內的流態由于受到粘性和慣性的作用，由貼近壁面的層流過渡為中心位置的湍流。

邊界層厚度（Boundary-layer thickness）

指從邊界層壁面開始，到沿著壁面切向的流動速度達到自由來流速度的99%的位置的垂直于壁面的高度。

邊界層很薄，一般都是毫米~微米級，因此，若采用劃分網格進而利用數值方法求解的話，勢必會大大增加計算網格的數量，從而急劇增加計算工作量。現有的商用CFD仿真軟件，為了更準確快捷的求解接近壁面位置的流體，大多建立了壁面函數的概念。用壁面函數來描述接近壁面位置的流動，用湍流模型描述中心充分發展區域的流體運動。

2.什么是y+

壁面y+

一個指代無量綱壁面距離的函數。

Y+的計算公式為

公式當中：u是流體的速度；

y是第一層網格中心位置距離壁面的距離；

ν是流體的運動粘度。

一般來說，對于高雷諾數模型（如k-Epsilon模型、雷諾應力模型等），需要滿足，一般以接近30為佳。對于低雷諾數模型（如k-w模型，SA模型，LES等），需要滿足，以接近于1為佳。微小粒子、液滴或氣泡在黏性流體中的緩慢運動，其雷諾數為1附近，甚至接近于0，Lissaman提到在航空領域10的4次方到10的6次方之間為低雷諾數。

對于圓管流動，從層流過渡到湍流的雷諾數大致在2000～4000左右。但是需要注意的是，這個值與流動的狀態和條件有很大關系，只能作為一個大致的范圍估計。

雷諾數（Reynolds number）一種可用來表征流體流動情況的無量綱數。

1883年英國人雷諾(O.Reynolds)觀察了流體在圓管內的流動，首先指出，流體的流動形態除了與流速(ω)有關外，還與管徑(d)、流體的粘度(μ)、流體的密度(ρ)這3個因素有關。

Re=ρvL/μ

ρ、μ為流體密度和動力粘性系數

v、L為流場的特征速度和特征長度

雷諾數物理上表示慣性力和粘性力量級的比，雷諾數較小時，粘滯力對流場的影響大于慣性，流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減，流體流動穩定，為層流；反之，若雷諾數較大時，慣性對流場的影響大于粘滯力，流體流動較不穩定，流速的微小變化容易發展、增強，形成紊亂、不規則的紊流流場。

通過y+值是否符合定義的壁面函數來判斷，邊界層網格尺寸和層數的定義是否合理。

pointwise的y+計算工具網址為：

http://www.pointwise.com/yplus/

打開后如下圖所示，輸入速度、密度、粘度、特征尺寸以及Y+，網頁會計算出第一層網格高度與雷諾數。

3.邊界層數對流速和流阻的影響

以一段S形狀管為例進行邊界層對流速流阻影響的探討。管路直徑Ф20mm，長度188mm，入口流量10L/min。

網格尺寸和邊界層高度直接影響流阻，邊界層數增加，y+減小，流阻增加，可見在做邊界層時并不是層數越多，尺寸越小越好，合適最好，先考察流動狀態，選擇合適的湍流模型，針對對應的壁面函數判斷y+是否合理，進而確定網格是否合理，本次算例中，通過雷諾數判斷，第一層邊界層高度最好在0.9mm左右。