一、關於 fluent計算時壁面函數法和網格的關系，還有一個小問題
1:各位用 fluent的同仁和高手們，我想要比較好的使用 fluent軟件，最重要的就是要學好理 論，在這里我想請教各位一個問題，在使用標准 k-eplison和一些其他的封閉模型時，對於近壁區的流動要使用壁面函數法求解。那么在划分網格時，是不是一定要把把第一個內節點布置在湍流充分發展的區域內呢？我們如果自動生成網格時，如果說第一個節點在壁面的粘性底層內，是不是對計算有一定的影響呢？還有一個問題就是在 gambit中設置的 wall 壁面，怎么到 fluent設置為內部表面interior，好像在邊界條件設置時沒有這個邊界呀。
2:為什么要用壁面函數？？就是因為，k-epsilon模型中，k的 boundary condition已知，在壁面上為零，而 epsilon的 boundary condition在壁面上為一未知的非零量，如此如何來解 兩方程模型？？？所以，我們就需要壁面函數來確定至少第一內節點上的值，當然也包括壁面上的值。實際上就是把epsilon方程的 boundary condition放到了流體內部。至於壁面函數的應用范圍，要看它是如何獲得的，簡單說，他們都是由於，靠近壁面，雷諾應力在粘性底層內基本消失，所以，navier-stokes變為可解，而求得。所以，凡是應用壁面函數求得的節點，都應設置在粘性底層(y+=5-8)或者至少為線性底層(y+>30?具體數值忘記了)，當然你放得越低，精度越高，但是網格越小。我在 matlab內自己寫的 code,在 y+=5-8內放 10層,fluent應該可以更高。放在 fully developed region是完全錯誤的。
4:二樓的兄弟，謝謝！我的意思是壁面函數法和 k-epsilon混合使用，是不是它只計算壁面到第一個節點線之間的區域？如果是這樣的話，划分網格是不是要計算這個距離呢？Y+這個值是我們控制，還是 fluent在求解時自動計算呢？y+的臨界值好像是 11.63，不過這個值 不是絕對的。
為什么要使用壁面函數呢？首先，在 CFD中應用湍流模型並不一定需要使用壁面函數，在粘性支層中可以對 N-S方程直接求解。在粘性支層中，速度梯度很大，vorticity不為零，所以要直接求解，就必須在粘性支層中布置較多節點，一般要 10層以上，這就是一般的低 Re數湍流模型。當然這樣將占用較多的計算資源。而在邊界層中，是存在解析解的，如果
在粘性支層內不求解三維 N-S方程，而用一維數學模型代替，將大大降低計算資源的使用，這就是壁面函數。一般高 Re數湍流模型都使用壁面函數。第一層網格節點布置在粘性支層之外。那么你如何判斷你的邊界層網格節點布置是否合適呢？這就要檢查你的 y+，y+就是第一層網格質心到壁面的無量綱距離，與速度、粘度、剪應力等等都有關系。對於 y+的值， 各個學者推薦的范圍是不一樣的，但一般在 30-60之內肯定是沒有問題的。也有推薦 10-110甚至 200的。y+的值合理，意味着你的第一層邊界網格布置比較合理，如果 y+不合理，就要調整你的邊界層網格。
二、關於 Y+的幾點筆記
y+普遍存在於湍流問題中，Y+是由 solver解出來的結果，網格划分時，底層網格一般布置到對數分布律成立的范圍內，即 11.5~30<=y+<=200~400。在計算開始時，y+並不知道，這些值需要在計算過程中加以調整。數值計算實踐表明，y+對傳熱特性的影響比較大，往往存在一個合適的取值范圍，在該范圍內數值計算結果與實驗數據的符合較好。算每個模型都要先大概算一下，然后得到y+，然后再算第一層高度，重新畫網格，貌似像是一個迭代的過程。
估算可以采取以下的方法：
1，專門計算器
最好是使用 NASA Viscous Grid Space Calculator計算，網址為：
http://geolab.larc.nasa.gov/APPS/YPlus/
2，
3，一些經驗之談
Laminar sublayer (y+ < 5)
Buffer region (5 < y+ < 30)
Turbulent region (y+ > 30)
增強的壁面函數（Enhanced Wall Treatment）對於 y plus大於 30的有很好的作用，對於 5到 30的也能求解，但對於 laminar底層，對求解非常敏感，特別是在高雷諾數的情況下。所以對於高雷諾數的湍流流動，可以先選擇增強的壁面函數設置，然后計算完以后，通過 計算的 y plus對網格進行修改。
湍流邊界層分為內區和外區，而內區有分成：
粘性子層，粘性作用主導
過渡層，湍流作用和粘性作用相當
對數律層，湍流作用主導
外區：慣性力主導
距離壁面最近節點定義了 y＋的值，在他們之間應用壁面函數，一般應該使該節點位於粘性子層之外，即 y＋>=11.06好像，同時在湍流邊界層內應該布置一定數量的網格節點，而 y＋的上限由雷諾數判定，我覺得和湍流邊界層的厚度有關，因為從經驗上，對數律層只能到總的邊界層厚度的20％。
問題是：具體在生成網格時，如何來控制網格滿足一定的 y＋要求呢？
對大空間的鈍體繞流計算，合理的 y＋應該在什么范圍內？而據我所知，y＋是結果算出來之后查看的，如果不是很關心剪切力，湍流邊界層需要准確計算嗎？一剛開始，壁面網格生成憑經驗確定。計算后，根據流場查看 y+值是否滿足事前的假定，不滿足則需要修改網格，再計算、查看y+，如此繼續下去。因而我感覺事先是無法准確確定網格
y+是與速度相關的量，不僅僅取決於第一層網格的尺寸，因此必須進行實際運算才能知道。不過如果做的活多了，就會知道第一層網格該怎么取了！
主要是計算后檢驗，需要反復幾次。
一般有 y+在 30至 100左右，太密了，壁函數就作用不大了；過大，壁面處精度不夠。對於
粗糙壁面，yp一般為 4倍的粗糙度。30—100是壁面函數的敏感區，大於 100時必須要采用壁面函數修正，但是精度有較大影響，
在小於 30時，可以不用壁面函數，目前一般的求解，盡量不要用壁面函數，為了求解精度的需要，取值小於 30，就可以了。
可以使用公式進行估計
近壁 y+估計值（經驗公式） 4 2 2
近壁 y+實際值（計算結果） 3～8 1～6 1～5
如果使用標准壁面函數，真如上面所說，過大和過小，都不好，一般為 30左右最好！
如果使用低雷諾數模型，及 enhance wall function，y＋需要是 1的量界！
至於划分網格的過程，需要多次的反復
ANSYS 14 FLUENT用戶教程中二維翼型的例子
The values of Y+ are dependent on the resolution of the mesh and the Reynolds number of the flow, and are defined only in wall-adjacent cells. The value of Y+in the wall-adjacent cells dictates how wall shear stress is calculated.When you use the Spalart-Allmaras model, you should check that Y+ of the wall-adjacent cells is either very small (on the order of Y+), or approximately 30 or greater. Otherwise, you shouldmodify your mesh.
The equation for Y+ is
Where Y is the distance from the wall to the cell center, μ is the molecular viscosity,ρis the density of the air, and τＷis the wall shear stress.
Figure 5.11 (p. 254) indicates that, except for a few small regions (notably at the shock and the trailing edge), Y+ >３０and for much of these regions it does not drop significantly below 30. Therefore, you can conclude that the near-wall mesh resolution is acceptable.
Figure 5.11 XY Plot of y+ Distribution
二維管流教程
