壁面函数法的应用问题【转载】

「胡言」壁面函数与近壁面处理

「胡言」壁面函数与近壁面处理Fluent提供了众多的近壁面处理方法，这里简单扒一扒。

1y 的基本概念在临近壁面位置，法向速度非常大的梯度。

在非常小的壁面法向距离内，速度从相对较大的值下降到与壁面速度相同。

因此对于该区域内流场的计算，通常采用两种方式：（1）利用壁面函数法；（2）加密网格，利用壁面模型法。

对于这两类方法的选取，可以通过对于这两类方法的选取，可以通过y 来体现。

如图所示为近壁面位置无量纲速度分布情况。

图中横坐标所表示为无量纲壁面距离y ，纵坐标为无量纲速度u 。

其中：从图中看出，近壁面区域可分为3个区间：•粘性子层（Viscous sublayer region）：黏性子层是一个紧贴壁面的极薄层，在该区域中，粘性力在动量、质量、能量交换过程中起主导地位，湍流剪切应力在该区域可以忽略不计。

该区域中的流动可看成层流流动，在平行于壁面方向上的速度分量沿壁面法向方向呈线性分布。

在该区域中，y <5。

•对数律层（log law region）：对数律层位于近壁区域的最外层，在该区域中，湍流剪切应力占主导地位，粘性力几乎可以忽略，流动为充分发展湍流状态，流速近似成对数分布。

该区域中，y >60。

•过渡层（Buffer layer region）：过渡层位于粘性子层与对数律层之间，该区域中粘性力与湍流剪切应力相当，流动状态极其复杂，难以用模型进行表达。

由于过渡层非常薄，工程中常将其合并到对数律层进行处理。

过渡层中y 在5~60之间。

对于近壁区域求解，主要集中在粘性子层的求解上，主要有两种方式：1、利用壁面模型直接求解粘性子层若想要求解粘性子层，则需要保证y 值小于1（建议接近1）。

由于y 直接影响第一层网格节点位置，因此对于求解粘性子层的情况，需要非常细密的网格，通常要求有10~20层边界层网格。

2、利用壁面函数近似处理。

对于湍流模型，需要选择低雷诺数湍流模型（如k-omega模型）。

lbm壁面函数

lbm壁面函数LBM（Lattice Boltzmann Method，格子玻尔兹曼方法）是一种流体模拟方法，主要用于求解复杂流体流动问题。

而壁面函数则是在LBM中用于模拟流体与固体壁面之间相互作用的一种技术。

在流体流动中，与固体壁面接触的流体层在密度和速度方面会发生明显的变化。

传统的LBM对于固体壁面边界条件的处理通常是通过在边界上施加一定的速度或密度来模拟对壁面的作用。

然而，这种方法往往会引入很多的人工参数，且对于复杂的壁面场景并不总是适用。

为了解决这个问题，LBM发展出了一种称为壁面函数的技术。

壁面函数的基本思想是在流场中引入虚拟的壁面层，通过在该层上施加一定的边界条件来模拟流体与壁面之间的相互作用。

壁面函数的引入有效地改变了传统LBM边界条件处理的方式，使其更加适用于复杂的壁面场景。

壁面函数的具体实现方式通常是在LBM的碰撞步骤中引入一些修正项或者对碰撞后的分布函数施加一定的限制条件。

这些修正项或限制条件通常被称为壁面函数，它们的作用是模拟流体与壁面之间的微观相互作用，从而使得流场在壁面附近的模拟结果更加准确。

壁面函数可以分为两种类型，分别是单层壁面函数和多层壁面函数。

单层壁面函数通常是在流场中引入一个虚拟的壁面层，通过在该层上施加修正项或者限制条件来模拟流体与壁面之间的相互作用。

多层壁面函数则是在壁面附近引入多个层次的壁面函数，以更加准确地模拟流体与壁面之间的微观相互作用。

此外，壁面函数的选择还要考虑壁面的材质和几何形状。

不同的壁面材质对流场的影响不同，因此需要根据具体情况选择相应的壁面函数。

对于复杂的几何形状，可以采用多层壁面函数的方法，通过逐层修正来模拟流体与壁面之间的相互作用。

总之，LBM中的壁面函数是模拟流体与固体壁面相互作用的一种技术。

它通过在流场中引入虚拟的壁面层，并对该层施加一定的边界条件来模拟流体与壁面之间的微观相互作用。

壁面函数的选择应根据具体情况考虑壁面的材质和几何形状，以获得更准确的模拟结果。

lbm壁面函数

lbm壁面函数LBM (Lattice Boltzmann Method) 是一种基于微观格子构建的流体模拟方法，常用于求解复杂的流体力学问题，特别是与壁面交互的问题。

在LBM中，流体被视为由格子上的离散粒子组成的，这些粒子之间通过碰撞和传输来模拟流体的宏观运动。

而壁面函数则是LBM中用来模拟流体与实际物体之间的交互作用的一种技术。

在LBM中，流体与壁面之间的交互过程可以通过壁面函数来描述。

壁面函数是一种用来模拟流体与壁面之间的交互力的函数。

其基本原理是根据流体碰撞粒子与壁面之间的相对速度，计算出每个碰撞粒子在碰撞后的反弹速度，并通过该速度来更新碰撞粒子的位置和速度。

壁面函数的计算可以分为两个步骤。

首先，根据流体中的碰撞粒子和壁面之间的相对速度，计算出每个碰撞粒子的反弹速度。

这个过程一般使用经验公式或者模型来计算，在不同的情况下可以选择不同的公式。

其次，根据反弹速度来更新碰撞粒子的位置和速度。

这个过程可以通过将反弹速度分解成法线方向和切向方向的速度分量，并将法线方向速度分量反向，切向方向速度分量保持不变，来完成碰撞粒子的位置和速度更新。

在LBM中，壁面函数的选择对模拟结果的准确性和稳定性有着重要的影响。

一个好的壁面函数应能够准确地模拟流体与壁面之间的交互作用，并能够保持模拟过程的稳定性。

对于不同类型的壁面，如平面壁面、凹凸壁面等，可以选择不同的壁面函数来模拟其交互过程。

同时，需要根据具体的模拟问题，合理地选择壁面函数中的参数，以达到最佳的模拟效果。

除了壁面函数以外，LBM中还有一些其他的技术可以用来模拟流体与壁面之间的交互作用。

例如，可使用边界条件来约束流体在壁面处的速度和压力，以模拟流体在壁面上的粘附和滑移行为。

此外，还可以使用迷走模型来模拟流体在壁面上的倾斜或旋转等复杂运动。

总结来说，LBM中的壁面函数是一种用来模拟流体与实际物体之间交互作用的技术。

它通过计算流体中的碰撞粒子与壁面之间的相对速度，来更新碰撞粒子的位置和速度，从而模拟出流体与壁面的交互过程。

壁面函数

FLUENT壁面函数的选择2011-10-09 10:22:05| 分类：默认分类|举报|字号订阅壁面函数问题1、无论是标准k—ε模型、RNGk—ε模型，还是Realizable k—ε模型,都是针对充分发展的湍流才有效的，也就是说，这些模型均是高Re数的湍流模型。

它们只能用于求解处于湍流核心区的流动。

而壁面函数是对近壁区的半经验描述，是对某些湍流模型的补充（近壁区对整体流动影响较大和低雷诺数Re的情况），通过壁面函数法和低Re数k—ε模型与标准k—ε模型和RNGk—ε模型配合，成功解决整个整个管道的流动计算问题。

2、在壁面区，流动情况变化很大。

解决这个问题目前有两个途径：一、是不对粘性影响比较明显的区域（粘性底层和过渡层）进行求解，而是用一组半经验的公式（即壁面函数）将壁面上的物理量与湍流核心区内的相应物理量联系起来。

这就是壁面函数法。

在划分网格的时候，不需要在壁面区加密，只需要把第一个节点布置在对数律成立的区域内，即配置在湍流充分发展区域。

如果要用到壁面函数的话，在define---modle--viscous面板里有near wall treatment一项。

可以选择标准壁面函数、不平衡壁面函数等。

二、是采用低Re数的k—ε模型来求解粘性底层和过渡层，此时需要在壁面区划分比较细密的网格，越靠近壁面，网格越细。

当局部湍流的Re数小于150时，就应该使用低Re数的k—ε模型。

总结：相对于低Re数的k—ε模型，壁面函数法计算效率高，工程实用性强。

但当流动分离过大或近壁面流动处于高压之下时，不是很理想。

在划分网格的时候，需要在壁面的位置设置边界层网格，原因也是如此。

====================================================== ============================================为什么要用壁面函数？？就是因为，k-epsilon模型中，k的boundary condition已知，在壁面上为零，而epsilon的boundary condition 在壁面上为一未知的非零量，如此如何来解两方程模型所以，我们就需要壁面函数来确定至少第一内节点上的值，当然也包括壁面上的值。

FLUENT壁面函数的选择

FLUENT壁面函数的选择壁面函数问题1、无论是标准k—ε模型、RNGk—ε模型，还是Realizable k—ε模型,都是针对充分发展的湍流才有效的，也就是说，这些模型均是高Re数的湍流模型。

它们只能用于求解处于湍流核心区的流动。

而壁面函数是对近壁区的半经验描述，是对某些湍流模型的补充（近壁区对整体流动影响较大和低雷诺数Re的情况），通过壁面函数法和低Re数k—ε模型与标准k—ε模型和RNGk—ε模型配合，成功解决整个整个管道的流动计算问题。

2、在壁面区，流动情况变化很大。

解决这个问题目前有两个途径：一、是不对粘性影响比较明显的区域（粘性底层和过渡层）进行求解，而是用一组半经验的公式（即壁面函数）将壁面上的物理量与湍流核心区内的相应物理量联系起来。

这就是壁面函数法。

在划分网格的时候，不需要在壁面区加密，只需要把第一个节点布置在对数律成立的区域内，即配置在湍流充分发展区域。

如果要用到壁面函数的话，在define---modle--viscous面板里有near wall treatment一项。

可以选择标准壁面函数、不平衡壁面函数等。

二、是采用低Re数的k—ε模型来求解粘性底层和过渡层，此时需要在壁面区划分比较细密的网格，越靠近壁面，网格越细。

当局部湍流的Re数小于150时，就应该使用低Re数的k—ε模型。

总结：相对于低Re数的k—ε模型，壁面函数法计算效率高，工程实用性强。

但当流动分离过大或近壁面流动处于高压之下时，不是很理想。

在划分网格的时候，需要在壁面的位置设置边界层网格，原因也是如此。

为什么要用壁面函数？？就是因为，k-epsilon模型中，k的boundary condition已知，在壁面上为零，而epsilon的boundary condition 在壁面上为一未知的非零量，如此如何来解两方程模型？？？所以，我们就需要壁面函数来确定至少第一内节点上的值，当然也包括壁面上的值。

实际上就是把epsilon方程的boundary condition放到了流体内部。

增强壁面函数

增强壁面函数增强壁面函数是一种新兴的图像处理技术，它可以按照用户要求对图像进行处理，以便将图像中的重要元素突出显示出来，使图像更加清晰。

增强壁面函数也可以通过修改图像的对比度和色彩，以增强图像的美感。

本文将从以下几个方面介绍增强壁面函数：定义、设计原理、应用以及未来发展方向。

首先，要理解增强壁面函数，必须先来认识它的定义。

增强壁面函数是一种基于曲线的图像处理技术，它对原始图像进行改变，以使曲线图满足用户的要求。

这一技术可以将曲线的曲率、前景的明暗度以及图像的色彩改变得更加突出，以便满足用户的需求。

其次，增强壁面函数的设计原理包括两个主要部分：曲线的曲率和色彩的平衡。

首先，在增强壁面函数中，曲线的曲率是增强图像的基础。

通过调整曲率，可以使每一种颜色的像素点在图像中显示得更清晰明了。

其次，在增强壁面函数中，色彩的平衡也是一个很重要的因素。

色彩平衡是指在一个图像中，把不同颜色的像素点的比例和明度调整到一定程度，使得图像看起来更加美观。

此外，增强壁面函数的应用也非常广泛，主要包括以下几个方面：（1）在图像质量评价方面，增强壁面函数技术可以检测出图像中存在的不同色度，从而进行准确的图像质量评价；（2）在图像修复方面，增强壁面函数技术可以增加图像中细节的清晰度，以及改善图像的色彩和对比度；（3）在电影特效方面，增强壁面函数技术可以在电影中控制隐藏的细节，让电影画面变得更加丰富多彩。

最后，就增强壁面函数的未来发展而言，随着现代计算机技术的发展，增强壁面函数的使用范围也将不断扩大，并极大地改善图像处理的质量。

由此可见，增强壁面函数技术在图像处理领域将发挥重要作用，将带来更多的惊喜。

综上所述，增强壁面函数是一种新兴的图像处理技术，它可以按照用户要求对图像进行处理，以便将图像中的重要元素突出显示出来，使图像更加清晰。

增强壁面函数的定义、设计原理、应用以及未来发展方向都得到了详细的介绍，这些技术的使用范围也将不断扩大，将带来更多的惊喜。

des模型壁面函数

des模型壁面函数
壁面函数是在流体动力学中用来描述流体在靠近固体壁面处的速度和剪切应力的函数。

在湍流模拟中，由于计算空间的限制，无法直接模拟整个边界层区域，因此需要使用壁面函数来近似描述边界层内的流动特性。

DES（Detached Eddy Simulation）是一种湍流模拟方法，结合了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）和大涡模拟（LES）的优点。

在DES方法中，湍流流动被分为两个部分：一个是通过RANS方程求解，用来模拟湍流边界层的粘性效应；另一个是通过LES方程求解，用来模拟湍流边界层的非粘性效应。

在DES模型中，壁面函数起到了关键的作用。

它们用来描述流体在靠近壁面处的速度、剪切应力和湍流涡旋的大小。

常见的壁面函数有三种形式：1. 等度剪切剪切应力壁面函数（Eq. Wall Functions）；2. 弱相对运动率壁面函数（Low-Reynolds-Number Wall Functions）；3. 计算插值壁面函数（Computational Interpolation Wall Functions）。

在DES模型中，通常使用等度剪切剪切应力壁面函数。

这种壁面函数假设在壁面附近存在一个层状区域，该区域内的流动速度与剪切应力的分布呈线性关系。

通过将流体运动方程中的涡粘性项进行近似，可以得到壁面函数表达式。

DES模型壁面函数的具体形式和参数设置会根据具体的模拟问题而有所不同。

一般来说，需要根据流场的湍流强度、网格分
辨率等因素进行合理选择和调整。

在实际应用中，可以通过验证和比对实验数据来评估和改进壁面函数的准确性和适用性。

CFD中的壁面函数是怎么回事？

CFD中的壁面函数是怎么回事？近壁区域流体变量具有较大的梯度，因此对近壁区域的精细模拟基本上可以决定壁面流（wall-bounded flow）的结果是否成功。

大部分高雷诺数湍流模型，如kepsilon湍流模型、雷诺应力模型、LES模型，仅仅适用于离开壁面一定距离的湍流区域。

在高雷诺数区域，层流粘度相对于湍流粘度可以忽略不计。

然而在壁面区域附近，比如粘性之层中，雷诺数很低。

因此在这一部分区域需要考虑层流粘度的影响。

Spalart-Allmaras和komega湍流模型在壁面网格足够细化的情况下，可以适用于全雷诺数范围的流动。

对于kEpsilon模型，其中适用于粘性支层的kepsilon模型称之为低Re-kepsilon模型。

低雷诺数kepsilon湍流模型需要在粘性支层以及缓冲层内布置20个左右网格节点。

三维情况下，低雷诺数kepsilon湍流模型需要耗费大量的计算资源在近壁区。

如果采用传统的高Re数ke模型来计算，对于壁面附近区域，需要采用壁面函数法。

壁面函数的精髓在于，在那些流体变量梯度较大的近壁区域，不需要进行求解。

然而，壁面函数不适用于求解区域各处的雷诺数均较低的情况。

在使用壁面函数的时候，壁面的第一层网格需要布置在湍流边界层内，同时需要布置在足够旺盛的湍流区内。

例如log区是很好的选择。

如下图所示。

上图中，我们的网格节点Up便布置在log区。

这样便节省了粘性支层过密网格带来的资源消耗。

同时，我们还需要确保网格节点不能布置的太远。

那么在CFD计算前，如何能粗略的获取第一层网格高度的值呢？1. 首先我们需要管壁的摩擦因数，其大体可以这样计算：•内流：Cf=0.079Re^-0.25•外流：Cf=0.058Re^-0.22. 在获取Cf之后，计算壁面剪切力τ_w=0.5 Cf ρ U^23. 计算摩擦速度u_τ= (τ_w/ρ)^0.54. 第一层网格高度为h=(y+ μ)/(ρ u_τ)上面只是简单几何的情况下，第一层网格高度的计算公式。

大涡模拟壁面函数wener

大涡模拟壁面函数wener大涡模拟（LES）是一种高保真度流动模拟方法，适用于计算高雷诺数下的湍流流动，常用于工程应用中的气体和液体流动。

而壁面函数也是LES模拟中一个重要的问题，因为在现实流动中，壁面附近的细节变化对整个流场的影响非常重要。

这篇文章将介绍LES中涉及到的壁面函数wener，以及其特点和应用。

1、壁面函数概述壁面函数是一种通过数学公式来描述流体流经固体壁面附近流动的方法。

在LES计算中，由于涡模拟的栅格大小要比实际物理尺度小得多，因此需要壁面函数来描述栅格内的流动，提高模拟精度。

壁面函数通常包括平均速度和摩擦应力模型，能够模拟近壁区域的速度和摩擦应力分布。

2、wener壁面函数wener壁面函数是一种常用的LES壁面函数，由Popovac和Hanjalic （WEN model)在1989年提出，并在1999年被Weller、Tabor、Jasak等人进行了修正，称为WEN-TAB。

wener壁面函数可以分为两部分：内部和外部。

内部可以用logarithmic函数表示，外部可以用指数函数表示。

wener壁面函数适用于气体和液体流动，可以通过修正来适应不同的流动条件。

3、 wener壁面函数的特点wener壁面函数的主要特点可以总结为以下几点：（1）适用范围广：wener壁面函数适用于各种流动条件，包括气体和液体流动。

（2）高精度：wener壁面函数使用logarithmic和指数函数来表示壁面内外的流动，能够高精度地描述流场中的速度和摩擦应力分布。

（3）易于实现：wener壁面函数的公式比较简单，容易实现，并且可以通过修正来适应不同的流动条件。

（4）计算效率高：wener壁面函数的计算效率高，对模拟结果的影响也比较小，能够提高模拟速度和精度。

4、wener壁面函数在工程应用中的应用wener壁面函数在工程应用中广泛使用，例如汽车、航空、机械等领域的气流模拟，以及海洋、河流等领域的水流模拟。

lbm 壁面函数

lbm 壁面函数
LB还原壁模型（LBMs）是计算流体动力学（CFD）中常用的一种技术。

它是一种基于格子的方法，用于模拟流体在不同壁面上的行为。

壁面函数是在模拟流动中用于处理流体靠近墙壁时的边界条件的一种方法。

LBMs中常用的壁面函数可以分为三类：无滑移壁面函数、局部滑移壁面函数和全局滑移壁面函数。

无滑移壁面函数是指流体在墙壁上的速度与墙壁完全相同，即不存在流体相对于墙壁的滑移。

这种壁面函数通常用于模拟流体与固体物体的接触，比如墙壁或管道。

局部滑移壁面函数是指流体在墙壁上的速度与墙壁之间存在一定的滑移，但滑移速度与墙壁上的切应力有关。

这种壁面函数通常用于模拟流体与粒子之间的相互作用，比如颗粒浆料中的流体与固体颗粒之间的接触。

全局滑移壁面函数是指流体在墙壁上的速度与墙壁之间存在一定的滑移，但滑移速度与墙壁上的切应力无关。

这种壁面函数通常用于模拟流体在微纳尺度上与墙壁之间的相互作用，比如纳米尺度上流体在固体表面的滑移行为。

在LBMs中，选择适当的壁面函数对于准确模拟流体在不同壁面上的行为非常重要。

根据具体的应用需求和模拟对象的特性，可以选择合适的壁面函数来处理流体与墙壁的相互作用，以获得准确的模拟结果。

fluent壁面函数

fluent壁面函数
Fluent壁面函数是3D流体力学软件Fluent的一种材料流体模型的计算方法，用于解决复杂流动的数学模型。

Fluent壁面函数可以模拟从一个表面发出的流量，以及它如何随着它在壁面上移动而改变。

Fluent壁面函数使用壁面平衡来计算壁面流体的性质。

它们通过简单的流体力学原理来描述壁面上流体的行为。

在壁面平衡中，以特定的壁面上的单位面积为基础，在该面积上求和所有流体运动控制件，以z轴为准确地计算壁面的准确运动。

Fluent壁面函数可用于描述复杂的表面形状，如管道、箱子、板条和船等。

可以模拟在特定表面上的流动，以及表面上流体的改变情况。

它们还可以用来预测整体流体行为，如流量和速度。

Fluent壁面函数可以帮助研究者更好地理解流体是如何在某一表面上传播的，从而更好地设计流体系统。

它们还可以用来确定流体系统中存在的压力、温度和流速。

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可放缩壁面函数

可放缩壁面函数
可放缩壁面函数是一种在计算流体动力学（CFD）中用于处理壁面边界条件的函数。

它可以根据不同的网格尺寸和流动条件进行自适应调整，以提供更准确和可靠的壁面处理结果。

在CFD模拟中，壁面函数用于描述流体与壁面之间的相互作用。

由于壁面附近的流动特性与远离壁面的流动特性有很大的不同，因此需要采用特殊的处理方法来模拟壁面附近的流动。

可放缩壁面函数可以根据网格尺寸和流动条件，自适应地调整壁面处理的方式，以更好地模拟壁面附近的流动特性。

与传统的壁面函数相比，可放缩壁面函数可以更好地处理细网格和壁面附近的流动，提高了模拟的精度和可靠性。

同时，它还可以减少模拟的运算量和计算时间，提高了模拟效率。

因此，可放缩壁面函数在流体动力学、航空航天、汽车、能源等领域得到了广泛的应用。

fluent传热系数 -回复

fluent传热系数-回复【Fluent传热系数】简介传热是热能从一个物体传递到另一个物体的过程。

在工程领域中，预测和分析热传递效果对于设计和优化工艺过程至关重要。

Fluent是一种流体动力学软件，可以用于模拟和分析各种传热过程。

在Fluent中，传热系数是一个重要的参数，它描述了热量传递的效率。

本文将详细介绍Fluent 传热系数的计算方法及其在工程领域中的应用。

第一部分：传热系数的基本概念和计算方法1.1 传热系数的定义传热系数是指单位时间内单位面积上的热能传递速率与传热温差之比。

它描述了热量传递的效率，单位通常为W/(m^2·K)。

1.2 传热系数的计算方法在Fluent中，有多种方法可以计算传热系数。

其中一种常用的方法是使用壁面函数模型。

壁面函数模型是一种不需要建立完整的计算区域的传热模型，而是通过定义壁面的传热系数来描述热量在壁面上的传递。

1.3 壁面函数模型的应用在Fluent中，用户可以选择不同的壁面函数模型来模拟不同的传热过程。

常见的壁面函数模型包括二维平均传热系数模型、湍流模型等。

这些模型根据不同的假设和近似，可以适用于不同的传热问题。

第二部分：Fluent传热系数的精度和验证2.1 传热系数的精度在使用Fluent计算传热系数时，需要确保计算结果的精度。

Fluent的计算精度受到多种因素的影响，包括网格划分的精度、物理模型的选择、边界条件的设定等。

用户需要根据具体的应用要求和实验数据对结果进行验证和调整，以确保计算结果的准确性。

2.2 传热系数的验证为了验证Fluent计算结果的准确性，可以采用实验数据进行对比。

通过在实验中测量传热系数，并将实验结果与Fluent计算结果进行比较，可以评估Fluent传热系数的准确性和可靠性。

如果实验数据与计算结果存在较大差异，用户需要检查模型设定和计算参数，以找出可能的错误或不确定性。

第三部分：Fluent传热系数的工程应用3.1 流体流动中的传热系数应用在流体流动中，传热系数的准确计算对于设计和优化流体系统至关重要。

壁面函数 correlation

壁面函数(correlation)是指在汽车、飞机、船舶及其它工程上，流体粘性剪切应力与与壁面的相互作用。

在流体动力学和传热学中具有重要意义。

一、壁面函数的定义壁面函数(correlation)是描述壁面附近流场物性参数变化的函数关系，它在计算流体流动特性时起到重要作用。

壁面函数的主要作用是用来计算物质在壁面附近的速度分布及各种参数关系的函数，以便在计算流场的数学模型中引入一些物性参数的变化，使得模型更符合实际情况。

二、壁面函数的研究意义1. 改善模型精度壁面函数的研究对于改善流体流动特性的计算模型精度具有重要作用。

在工程领域，尤其是在飞机、汽车等交通工具的设计中，对流体流动的精确计算往往能够带来更加合理和有效的设计方案。

2. 提高计算效率壁面函数的合理选取可以帮助提高流体流动特性的计算效率。

通过引入合适的壁面函数，可以简化数学模型，减少计算量，提高计算速度，从而更快地获得流场的物理性质参数。

3. 优化工程设计壁面函数的研究还可以帮助工程设计师更好地理解流体流动特性，以便优化工程设计。

通过对壁面函数的深入研究，可以提高对流体流动行为的理解，为工程设计提供更加准确的参考数据和理论依据。

三、壁面函数的应用领域壁面函数广泛应用于飞机、汽车、船舶等工程领域中。

在这些工程中，流体流动特性是设计过程中必须考虑的重要因素，而壁面函数的研究和应用则可以帮助工程师更好地理解和控制流体流动行为。

四、壁面函数的研究方法1. 实验方法壁面函数的研究可以通过实验来进行。

利用流体力学实验装置，观测流体在壁面附近的流动情况，获取相关数据，进行分析和总结，从而得出壁面函数的理论模型。

2. 数值模拟方法壁面函数的研究亦可通过数值模拟来实现。

利用计算流体动力学（CFD）等数值模拟方法，建立流体流动的数学模型，在其中引入壁面函数的影响，通过计算得出流体流动的各种参数，从而分析壁面函数的影响规律。

五、壁面函数的发展趋势随着科学技术的不断发展，壁面函数的研究也在不断深入。

Y+的查看及FLUENT壁面函数的选择

Y+的查看及FLUENT壁⾯函数的选择y+的查看其实，我们关⼼的应该是壁⾯y+值。

那么我们看云图的话，是可以直接看到的，但是个⼈感觉，如果case⼤的话，也不是很⽅便。

此外，你要是看云图的话，要⽤filled的⽅式，⽽且把node value选上，不然显⽰的是插值结果，那样不对。

推荐你⽤plot图看，在Plot⾥⾯，有xy-plot和histogram两个。

这两个都要选择统计位置，请把所有的壁⾯选上，注意⾥⾯有内部体的boundary名称，如那些interior，就不要选。

y+的值在turbulence/Wall Y plus⾥⾯。

然后进⾏historam或plot。

histogram⾥⾯能告诉你不同y+的⽹格个数都有⼏个，其中最右边那个就是你最⼤的y+值。

但是xy-plot⾥⾯，你是可以直接看到具体y+值的，也能通过曲线特点分出来是哪个⾯的。

壁⾯函数问题1、⽆论是标准k—ε模型、RNGk—ε模型，还是Realizable k—ε模型,都是针对充分发展的湍流才有效的，也就是说，这些模型均是⾼Re数的湍流模型。

它们只能⽤于求解处于湍流核⼼区的流动。

⽽壁⾯函数是对近壁区的半经验描述，是对某些湍流模型的补充（近壁区对整体流动影响较⼤和低雷诺数Re的情况），通过壁⾯函数法和低Re数k—ε模型与标准k—ε模型和RNGk—ε模型配合，成功解决整个整个管道的流动计算问题。

2、在壁⾯区，流动情况变化很⼤。

解决这个问题⽬前有两个途径：⼀、是不对粘性影响⽐较明显的区域（粘性底层和过渡层）进⾏求解，⽽是⽤⼀组半经验的公式（即壁⾯函数）将壁⾯上的物理量与湍流核⼼区内的相应物理量联系起来。

这就是壁⾯函数法。

在划分⽹格的时候，不需要在壁⾯区加密，只需要把第⼀个节点布置在对数律成⽴的区域内，即配置在湍流充分发展区域。

如果要⽤到壁⾯函数的话，在define---modle--viscous⾯板⾥有near wall treatment⼀项。

FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理

FLUENT常用的湍流模型及壁面函数处理本文内容摘自《精通CFD工程仿真与案例实战》。

实际上也是帮助文档的翻译，英文好的可直接参阅帮助文档。

FLUENT中的湍流模型很多，有单方程模型，双方程模型，雷诺应力模型，转捩模型等等。

这里只针对最常用的模型。

1、湍流模型描述2、湍流模型的选择有两种方法处理近壁面区域。

一种方法，不求解粘性影响内部区域（粘性子层及过渡层），使用一种称之为“wall function”的半经验方法去计算壁面与充分发展湍流区域之间的粘性影响区域。

采用壁面函数法，省去了为壁面的存在而修改湍流模型。

另一种方法，修改湍流模型以使其能够求解近壁粘性影响区域，包括粘性子层。

此处使用的方法即近壁模型。

（近壁模型不需要使用壁面函数，如一些低雷诺数模型，K-W湍流模型是一种典型的近壁湍流模型）。

所有壁面函数（除scalable壁面函数外）的最主要缺点在于：沿壁面法向细化网格时，会导致使数值结果恶化。

当y+小于15时，将会在壁面剪切力及热传递方面逐渐导致产生无界错误。

然而这是若干年前的工业标准，如今ANSYS FLUENT采取了措施提供了更高级的壁面格式，以允许网格细化而不产生结果恶化。

这些y+无关的格式是默认的基于w方程的湍流模型。

对于基于epsilon方程的模型，增强壁面函数（EWT）提供了相同的功能。

这一选项同样是SA模型所默认的，该选项允许用户使其模型与近壁面y+求解无关。

（实际上是这样的：K-W方程是低雷诺数模型，采用网格求解的方式计算近壁面粘性区域，所以加密网格降低y+值不会导致结果恶化。

k-e方程是高雷诺数模型，其要求第一层网格位于湍流充分发展区域，而此时若加密网格导致第一层网格处于粘性子层内，则会造成计算结果恶化。

这时候可以使用增强壁面函数以避免这类问题。

SA模型默认使用增强壁面函数）。

只有当所有的边界层求解都达到要求了才可能获得高质量的壁面边界层数值计算结果。

这一要求比单纯的几个Y+值达到要求更重要。

壁面函数在激波诱导分离流动中的应用

中图分类号：Ｖ２１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１．６５４Ｘ（２０１３）０６ — ００２６ — ０４
ＷａｌｌＦｕｎｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｈｏｃｋＩｎｄｕｃｅｄＳｅｐａｒａｔｅｄＦｌｏｗｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｎａｖｉｅｒ．Ｓｔｏｋｅｓ（ＲＡＮＳ）方程的流场数值模拟方法。利用壁面函数模型得到壁面剪切应力，通过修正壁面粘性通量，构造了一种新的湍流边界处理方法，并将其耦合到ＲＡＮＳ方程和ＳＳＴｋ一湍流模型的数值求解中；同时，针对激波诱导引起的附面层流动分离问题，提出一种附面层网格加密技术，能够自适应加密分离区内附面层网格，使得在
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｆｎｉｔｅｖｏｌｕｍｅｔｙｐｅＲｅｙｎｏｌｄｓＡｖｅｒａｇｅＮａｖｉｅｒ — Ｓｔｏｋｅｓ（ＲＡＮＳ）ｓｏｌｖｅｒｆｏｒｓｅｐａｒａｔｅｄｆｌｏｗｓｉｎ —
ｔｏｈａｎｄｌｅｔｈｅｌｆｏｗｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｈｏｃｋ，ａｂｏｕｎｄａｙｒｌａｙｅｒｍｅｓｈａｄａｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｉｔｈｔｈｅｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｒｅｉｆｎｅｔｈｅｂｏｕｎｄａｙｒｌａｙｅｒｍｅｓｈｅｓｉｎｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｎｇａｒｅａ．Ｎｕｍｅｉｃｒａｌｓｔｕｄ — ｉｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｇｉｒｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙｕｓｉｎｇｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅ１．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｎｄＳＯ — ｌｕｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔａｐｐｒｏａｃｈｉｎｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｓｈｏｃｋｉｎｄｕｃｅｄｆｌｏｗｓｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ

[转载]壁面函数

[转载]壁⾯函数原⽂地址：壁⾯函数作者：风⾬后壁⾯函数问题1、⽆论是标准k—ε模型、RNGk—ε模型，还是Realizable k—ε模型,都是针对充分发展的湍流才有效的，也就是说，这些模型均是⾼Re数的湍流模型。

它们只能⽤于求解处于湍流核⼼区的流动。

⽽壁⾯函数是对近壁区的半经验描述，是对某些湍流模型的补充（近壁区对整体流动影响较⼤和低雷诺数Re的情况），通过壁⾯函数法和低Re数k—ε模型与标准k—ε模型和RNGk—ε模型配合，成功解决整个整个管道的流动计算问题。

2、在壁⾯区，流动情况变化很⼤。

解决这个问题⽬前有两个途径：⼀、是不对粘性影响⽐较明显的区域（粘性底层和过渡层）进⾏求解，⽽是⽤⼀组半经验的公式（即壁⾯函数）将壁⾯上的物理量与湍流核⼼区内的相应物理量联系起来。

这就是壁⾯函数法。

在划分⽹格的时候，不需要在壁⾯区加密，只需要把第⼀个节点布置在对数律成⽴的区域内，即配置在湍流充分发展区域。

如果要⽤到壁⾯函数的话，在define---modle--viscous⾯板⾥有near wall treatment⼀项。

可以选择标准壁⾯函数、不平衡壁⾯函数等。

⼆、是采⽤低Re数的k—ε模型来求解粘性底层和过渡层，此时需要在壁⾯区划分⽐较细密的⽹格，越靠近壁⾯，⽹格越细。

当局部湍流的Re数⼩于150时，就应该使⽤低Re数的k—ε模型。

总结：相对于低Re数的k—ε模型，壁⾯函数法计算效率⾼，⼯程实⽤性强。

但当流动分离过⼤或近壁⾯流动处于⾼压之下时，不是很理想。

在划分⽹格的时候，需要在壁⾯的位置设置边界层⽹格，原因也是如此。

==================================================================================================为什么要⽤壁⾯函数？？就是因为，k-epsilon模型中，k的boundary condition已知，在壁⾯上为零，⽽epsilon的boundary condition 在壁⾯上为⼀未知的⾮零量，如此如何来解两⽅程模型？所以，我们就需要壁⾯函数来确定⾄少第⼀内节点上的值，当然也包括壁⾯上的值。

FLUENT中壁面函数 y plus

FLUENT中壁面函数 vs 近壁面模型在数值模拟中，如何有效处理固体壁面附近的流场一直是一个比较棘手的问题。

一个稍复杂一点算例，简单更换一下壁面处理方法对计算结果都有较显著的影响，在缺少实验数据验证和流场涉及多种流动形态时，如何选择行之有效和经济合理的算法是一个艰难的考验，一般需要仔细考察流场与算法机理之间的契合度。

边界层分为层流边界层和湍流边界层，层流边界层为最靠近壁面或者层流流动时的边界层，对于一般湍流流动，两种边界层都有。

按参数分布规律划分时，边界层分为内区和外区，内区分为：粘性底层，Laminar sublayer(y+<5，Amano的三层模型)，粘性起主导作用，在粘性支层中与壁面平行的速度与离开壁面的距离成线性关系（陶文铨，《数值传热学》）；过渡层，Buffer region(5<y+<30)，湍流作用与粘性作用共同作用；对数律层，Log-law region（30<y+），湍流起主导作用，无量纲速度与温度分布服从对数分布律；外区：惯性力主导，上限取决于雷诺数图1 边界层结构（引自中科大Fluent讲稿）FLUENT中有两种方法处理近壁面区域：A.壁面函数法。

不求解粘性影响内部区域（粘性子层及过渡层），使用一种称之为“wallfunction”的半经验方法去计算壁面与充分发展湍流区域之间的粘性影响区域。

采用壁面函数法，省去了为壁面的存在而修改湍流模型。

Fluent中的standard wallfunctions， scalable wall functions, Non-Equilibrium wall functions和Enhanced wall treatment都属于壁面函数法的模型。

B.近壁模型法。

修改湍流模型以使其能够求解近壁粘性影响区域，包括粘性底层。

此处使用的方法即近壁模型。

（近壁模型不需要使用壁面函数，如一些低雷诺数模型，K-W 湍流模型是一种典型的近壁湍流模型）。

壁面普朗特数公式

壁面普朗特数公式
壁面普朗特数公式是流体力学中的一个公式，用于计算在管道和通道内流动的流体的阻力。

它可以被用来优化管道和通道的设计，以减少流体的阻力，提高流体的流量。

壁面普朗特数公式的数学表达式为：f = (0.25 / log10(ε / D + 5.74 / Re^0.9))^2
其中，f为阻力系数，ε为管道或通道的粗糙度，D为管道或通道的直径，Re为雷诺数。

雷诺数是描述流体运动状态的一个无量纲参数，它的计算公式为：Re = ρVD / μ，其中ρ为流体密度，V为流体速度，D为管道或通道的直径，μ为流体的粘度。

通过使用壁面普朗特数公式，可以优化管道和通道的设计，以减少流体的阻力，提高流体的流量和效率。

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