Fluent近壁面处理：关键技巧

0. 前言

今天这篇文章，我们介绍一下近壁面处理的方式来求解湍流壁面物理规律。

前文四十五、四十六及本文四十七这三篇文章可以说是非常详细而系统的把壁面函数及相关理论全都介绍了一遍，大家可以参考进行设置。也希望大家能多多转发，点赞呀，感谢感谢

1. 近壁面处理

前面介绍了壁面函数的由来及相关的理论，我们已经知道，壁面函数只考虑了对数律的适用范围，而完全忽略了粘性底层的影响。

但是对于一些工况，我们所关注的点就是粘性底层物理量的规律，比如边界层分离现象，这时候壁面函数就不再适用了。参考文章四十六Fluent壁面函数的选取依据，只要有以下的情况，壁面函数就不可用了。

很低的雷诺数流动，如毛细现象

壁面相变问题，如壁面沸腾现象

大压力梯度导致的边界层分离现象

 依靠体积力驱动的流动，如自然对流，浮力等

对于3D模型，边界层歪斜度较大也不适用壁面函数

那应该如何处理呢？？？

我们只能回到最初的想法----对边界层网格进行加密，同时对湍流模型进行修正，使其能够对粘性底层进行求解。

2. Enhanced Wall Treatment

增强近壁面处理方式将两层模型和增强的壁面函数结合，对于壁面粗网格（y+>15，完全湍流区）和精细网格（y+≈1，粘性底层）都不会产生太大的误差。

2.1 Two-Layer Model

两层模型将边界层划分为粘性底层和完全湍流层，两层的分界线用雷诺数Rey区分

y为网格中心到壁面的距离。

如果Rey<200，流体处于粘性底层区，使用Wolfstein一方程求解；如果Rey>200，流体处于完全湍流区，使用k-e模型或者雷诺应力模型求解。

增强的壁面处理（Enhanced Wall Treatment）能够在整个近壁区域（即粘性底层，缓冲区和完全湍流外区域）都适用，这种方式将线性律和对数律组合在一起，从而扩大模型的使用范围。

2.2 混合函数

其中a=0.01，b=5。

当y+很小约等于1时流体处在粘性底层，流动规律符合线性律。此时混合函数：