Fluent壁面厚度
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent壁面厚度的視頻教程
fluent傳熱壁面設置 定溫度 對流換熱 輻射 壁面厚度 shell conduction
講述了fluent傳熱壁面設置參 定溫度 對流換熱 輻射 壁面厚度 shell conduction等參數設置及含義
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寧老師CAE團隊：Fluent視頻教程-運動壁面仿真分析
兩個同心圓柱，進行相反方向旋轉。旋轉速度均為20rad/s，內圓柱溫度為305K，外圓柱溫度為295K，液體為甘油。內外圓直徑分別為140mm和240mm
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通過實例對比fluent旋轉機械方法（SRF、壁面運動、動網格、MRF、SMM、重疊網格）
SRF方法網格劃分、計算設置全過程； 壁面運動計算設置全過程； 動網格計算設置全過程； MRF方法網格劃分、計算設置全過程； 滑移網格計算設置全過程； 重疊網格方法網格劃分、計算設置全過程； 幾種方法結果對比，使用情況分析； 提供源文件與后期答疑；
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Fluent壁面厚度的實例教程
還應注意的是，邊界層分辨率的提高往往可以增加數值的穩健性，因為它只需要在壁面法向網格細分。與精度提升相伴隨的是計算開銷的增大。非結構網格，建議在壁面附近生成10-20層或更多層的棱柱層，以準確預測壁面邊界層。棱柱層的厚度應確保實際覆蓋邊界層的節點在15個左右或更多。這可以通過觀察湍流粘度來驗證，粘度在邊界層的中間有一個最大值，這個最大值表示邊界層的厚度(最大值的兩倍給出邊界層的邊緣)。棱柱層比邊界層厚是必要的，否則棱柱層就有限制邊界層生長的危險。
建議:
對于ε-方程，使用Menter-Lechner (ML-)或增強型壁處理(EWT-)模型
如果壁面函數有助于ε方程，則可以使用scalable wall function
對基于ε-equation方程的模型,使用默認的y +不敏感壁面處理方程
對于Spalart-Allmaras模型，使用默認的y+不敏感的壁面處理。
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展開 如何得到邊界層厚度呢？</p><p> </p><p>Fluent提供了一種估算方法。當我們大致劃分網格進行計算得到一個求解結果時，可以在后處理查看turbulent viscosity湍流粘度物理量。</p><p><br></p><p><em>Results-Plots-XY plot</em></p><p> </p><p>在垂直壁面方向畫出turbulent viscosity沿垂直壁面方向的曲線圖，turbulent viscosity的最大值出現在邊界層的中間，最大值出現位置的2倍即為邊界層的厚度。</p><p> </p><p>比如下圖為文章后源文件案例的湍流粘度，在x=0.01m處達到最大值，可以認為邊界層厚度為0.02m。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy9NYU4E68hy6p4ZtKP3icNRZqA3SRr1MFr8PUFAaxNNmzRZl4qkNmwx82AQFZRvbAyCDo1MEsnXcpQ/640?wx_fmt=png&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" width="100%"></p><p><br></p><p> </p><p>對于某些特殊工況，邊界層厚度也可以由理論公式推導出來</p><p> </p><p> </p><p> </p><p><strong>5. 估算邊界層第一層網格</strong></p><p><br></p><p> </p><p>最后我們回到最關心的問題，邊界層第一層網格如何確定？</p><p>當我們在Fluent中選擇壁面函數時，必須要保證y+>15。
展開 FLUENT提供的平均溫度壁面法則有兩種：1，導熱占據主要地位的熱導子層的線性率分布；2，湍流影響超過導熱影響的湍流區域的對數分布。
溫度邊界層中的熱導子層厚度與動量邊界層中的層流底層厚度通常都不相同，并且隨流體介質種類變化而變化。例如，高普朗特數流體（油）的熱導子層厚度比其粘性底層厚度小很多；對于低普朗特數的流體（液態金屬）相反，熱導子層厚度比粘性底層厚度大很多。
標準壁面函數用于以下模型：k-epsilon模型與Reynolds stress模型。這兩個模型均為高雷諾數模型。
2、Scalable wall functions
該壁面函數是14.0新加的，以前的版本中沒有。也是CFX軟件中默認的湍流壁面函數。
該壁面函數能避免在y*<15時計算結果惡化，該壁面函數對于任意細化的網格，能給出一致的解。當網格粗化使y*>11時，該壁面函數的表現與標準壁面函數一致。
scalable壁面函數的目的在于聯合使用標準壁面方法以強迫使用對數律。該功能是通過使用限制器y*=max(y*,y*limit)來實現的，其中y*limit=11.06。
3、Non-equilibrium wall functions
非平衡壁面函數的特點：（1）用于平均速度的launder及spalding的對數律對于壓力梯度效應敏感。（2）采用雙層概念以計算臨壁面單元的湍流動能。對于平均溫度及組分質量分數則與標準壁面函數處理方式相同。
非平衡壁面函數考慮了壓力梯度效應，因此對于涉及到分離、再附著、及撞擊等平均速度與壓力梯度相關且變化迅速的復雜流動問題，推薦使用些壁面函數。但是非平衡壁面函數不適合于低雷諾流動問題。
非平衡壁面函數適用于高雷諾流動問題，適用于以下湍流模型：
（1）K-epsilon模型；
（2）Reynolds stress transport模型。
展開 </p><p> </p><p> </p><p>注：</p><p>LES大渦模型在三維模型可以在Fluent湍流模型界面打開，但是二維模型時，需要輸入文本命令才能打開LES模型。</p><p>文本命令：(rpsetvar 'les-2d? #t)</p><p> </p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy8E8N98eN4wG1xtiaYIT9vbZjHZ8YicbicySpBaUNRQQRkHgndfLzM5dJh46UQGHUrwGibjIxRkcGx16A/640?wx_fmt=png" width="100%"></p><p> </p><p> </p><p> </p><p><strong>6. Fluent壁面處理推薦設置</strong></p><p><br></p><p>總結：對于k-e模型和雷諾應力模型，可以選擇壁面函數，也可以設置近壁面處理；</p><p>對于k-ω模型和Spalart-Allmaras，默認方式就是y+不敏感的近壁面處理方式，不需要進行任何設置。</p><p> </p><p>大家選擇壁面函數時，推薦使用以下設置：</p><p><br></p><p>1) 對于基于e方程的模型，直接使用Menter-Lechner(ML- e)或者Enhanced Wall Treatment。盡量不使用壁面函數。</p><p><br></p><p>2) 對于e方程模型，如果必須使用壁面函數，那就選擇scalable wall functions</p><p><br></p><p>3) 對于k-ω模型，使用默認的y+不敏感的壁面處理方式。
展開 fluent 模擬mm級別液滴撞擊壁面
VOF 和level-set 方法
包括case 和 data 文件
droplet_on_surface.avi
Fluent壁面厚度的相關專題、標簽、搜索
Fluent壁面厚度的最新內容
<h1>由于文章四十五、四十六及四十七都是Fluent壁面函數的相關內容，為了便于查看，這篇文章將上述三篇文章的內容整合到一起，文章內容沒有任何增刪。</h1><h1><br></h1><h1><br></h1><h1 class="ql-align-center">壁面函數理論及y+的確定</h1><p><strong>0. 前言</strong></p><p><br></p><p>什么叫做壁面函數
<p><strong>0. 前言</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>今天這篇文章，我們介紹一下近壁面處理的方式來求解湍流壁面物理規律。</p><p><br></p><p>前文<a href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwMTAyNTc0Mw==&mid=2247484985&idx=1&sn=
<h2><strong>1. Fluent壁面函數</strong></h2><p><br></p><p>前面介紹了壁面函數的由來及相關的理論，這里我們介紹Fluent中壁面函數的選取依據。牢記：使用壁面函數的前提是y+>15</p><p><br></p><p>Fluent在兩種湍流模型中需要選擇壁面函數分別是k-e模型和Reynolds Stress雷諾應力模型，其他的湍流模型不必考慮壁面函數的問題
fluent動網格，水流被攪拌的同時收到高溫壁面加熱汽化，全程操作視頻、全部計算文件、udf等文件
壁面的存在對湍流流動有顯著的影響。在靠近壁面區域的外側，由于平均速度的大梯度，湍流動能的產生使湍流迅速增大。由于壁面是平均渦度和湍流的主要來源，近壁面模型對數值解的保真度有很大的影響。總之，在近壁面區域，解變量具有較大的梯度，動量和其他標量傳輸的發生最為劇烈。因此，近壁區域流動的準確表征決定了壁面湍流流動預測的成功與否。
大量實驗表明，近壁區域可大致細分為三層。在最內層，稱為“粘性底層”，流動幾乎是層流的
fluent 模擬mm級別液滴撞擊壁面
VOF 和level-set 方法
包括case 和 data 文件
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通過前面老曾介紹的fluent中粗糙度設置，相信讀者對于粗糙度有一定的了解，知道了一些物質表面粗糙度常用取值。但是對于粗糙度是怎么影響流體運動的或者說粗糙度以怎樣形式參與到NS方程的求解可能讀者對其不是很了解。
其實粗糙度的影響是以壁面函數的形式參與進來的，首先我們來看看壁面函數中不考慮粗糙度影響時的對數分布律：
下圖就是比較光滑壁面和粗糙壁面的速度剖面圖
在數值模擬中，如何有效處理固體壁面附近的流場一直是一個比較棘手的問題。一個稍復雜一點算例，簡單更換一下壁面處理方法對計算結果都有較顯著的影響，在缺少實驗數據驗證和流場涉及多種流動形態時，如何選擇行之有效和經濟合理的算法是一個艱難的考驗，一般需要仔細考察流場與算法機理之間的契合度。
邊界層分為層流邊界層和湍流邊界層，層流邊界層為最靠近壁面或者層流流動時的邊界層，對于一般湍流流動，兩種邊界層都有。按參數分布規律劃分時
這里，殼體可以利用Fluent的帶厚度壁面技術，虛擬一個殼體熱阻，自定義換熱系數，將殼體參數化處理。在Boundary Conditions中找到wall thickness的設置項，設置一個合理數值（30mm）即可。
