Fluent壁面函数的选取依据

Results→Plots→XY Plot→Turbulence→Wall Yplus，选壁面，曲线画出来一头扎到0.8，另一头到180，同一个算例里y+跨了三个量级，壁面函数下拉框里选的是标准壁面函数，低速区那一段的壁面剪切应力基本是错的。D:\Fluent_work\wall_function\yplus_check.txt里存着这条曲线的数据。

k-e和雷诺应力模型才有壁面函数下拉框。标准k-e、RNG k-e、Realizable k-e、RSM，这四个模型在Viscous Model面板里都能看到Wall Treatment那一栏。k-omega SST、Spalart-Allmaras、LES、DES这些模型没有壁面函数选项，SST靠自动壁面处理在y+<5和y+>30之间切换，SA也有自己的壁面处理，不需要手动选。

壁面函数类型和y+范围记一下。标准壁面函数要求y+在30到300之间，最好落在30到100，低于15就进入粘性底层，壁面函数假设的 logarithmic law 不成立。Scalable壁面函数放宽了下限，y+小的时候用y+*修正，避免y+<11时恶化，但y+真落在粘性底层里结果仍然不可信。非平衡壁面函数考虑压力梯度和非平衡效应，分离流、再附流、冲击射流用这个，y+要求跟标准壁面函数一样。增强壁面处理是两层模型，y+<5时直接解析粘性底层，y+>30时退化成壁面函数，中间过渡区也能用，但网格要细，k-e和RSM选这个之后y+最好控制在1到5之间。Menter-Lechner也是低Re处理，y+要求接近1。

y+的读取在Report→Surface Integrals→Area-Weighted Average，变量选Wall Yplus，选壁面，读出平均值和最大值。沿程分布用XY Plot，横轴位置，纵轴Wall Yplus。如果最小值小于5，标准壁面函数就不能用了，换Scalable或者Enhanced。最大值超过300，边界层第一层太厚，加密网格或者换Scalable。D:\Fluent_work\wall_function\yplus_report.xlsx里记了几组不同第一层高度的y+平均值。

第一层高度估算用平板湍流公式，空气密度1.225，粘度1.789e-5，来流20m/s，板长0.5m，Re约6.7e5，壁面摩擦系数取0.0037，壁面切应力0.906 Pa，摩擦速度0.86 m/s。y+=30对应第一层高度0.52mm，y+=1对应0.017mm，y+=5对应0.087mm。这几个数跟网格工具里设的第一层高度对一下，差太多说明边界层增长率或者层数没设对。增长率1.2，层数15，总厚度大概第一层高度的几十倍，别超过局部几何尺寸的三分之一。

其他湍流模型不需要选壁面函数，但y+仍然要看。SST k-omega推荐y+<5，最好接近1，壁面处理自动，y+大了之后壁面剪切应力预测偏大，分离点位置往后跑。SA模型y+<5，LES要求y+~1，DES的RANS区域y+可以到30，LES区域y+~1。后处理里Wall Yplus这个变量一直存在，不管什么模型都能画出来，画出来确认一下。

y+在5到15之间是最难受的区间，壁面函数和低Re处理都不准。标准壁面函数在这个区间会高估壁面剪切应力，Enhanced Wall Treatment也会在过渡区出现非物理的拐点。解决办法是把第一层高度往两边调，要么调到y+<5走低Re，要么调到y+>30走壁面函数，别停在中间。D:\Fluent_work\wall_function\meshing_notes.txt里记了第一层高度从0.02mm到1mm的几组网格，y+从2到150，跑出来的压降差8%。

下次把那个弯管case的第一层高度从0.05mm改到0.3mm，标准壁面函数重新跑一遍，跟增强壁面处理的结果对比，y+平均值在

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删