網格技術|近壁區網格處理/Y+網格

導讀:介紹近壁區網格的處理方式,即Y+網格。

前面文章流動邊界層壁面函數介紹到由于流體粘性的存在,流體在近壁區運動會存在邊界層(無粘計算不需要考慮邊界層)。因此在計算中對邊界層的網格劃分需要特殊處理。

對邊界層的特殊的特殊處理,我們首先需要介紹第一層網格。

第一層網格


   
邊界層包括粘性底層、過渡層及對數律層。通常邊界層很薄,一般是毫米、微米級,因此如果直接進行網格加密的話,勢必會大大增加計算量。

網格技術|近壁區網格處理/Y+網格的圖1


實驗發現,對數律層處于完全湍流狀態;而在粘性底層及過渡層中,粘性力起主要作用,此時速度分布可以通過經驗公式直接計算得到,因此無需劃分網格。
也就是說,可以將計算區域的第一層網格放置在對數律層內;而在粘性底層及過渡層中無需計算網格,這部分物理量的分布可以通過 壁面函數來計算完成,或者通過近壁面模型(k-w模型)求解(采用N-S方程離散求解,與湍流區求解方式一致)。

第一層網格厚度的估算


   
為了能保證第一層網格可以放置在對數律層內,可以用 y+進行估算。
y+其實就是描述物理壁面的法向距離的無量綱量,為什么要用無量綱量描述呢?因為想用一個合適尺度參數來描述邊界層厚度,用m或mm的單位太大了。
  • 對于標準或者非平衡的壁面函數法,每個壁面相鄰的單元體中心必須位于對數律層, y+=30-300;
  • 對于增強型壁面函數,每個與壁面相鄰的單元體中心應該位于粘性亞層, y+=1。
為了計算第一層網格厚度,首先應該估算第一層網格的厚度,使 y+符合范圍: 
1606023966(1).png  
網格技術|近壁區網格處理/Y+網格的圖3其中ut為壁面摩擦速度:
1606024189(2).png  
  ywall就是估算的單元體大小。
如果覺得計算繁瑣,這里提供兩個Y+計算網址:
http://www.pointwise.com/yplus/
https://www.cfd-online.com/Tools/yplus.php

微信公眾號:CFD控

知乎號:CFD控制

微信文章截圖:

網格技術_近壁區網格處理_Y+網格_壹伴長圖1.jpg
登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

21
16
5