Fluent学习笔记之壁面网格与yplus的选择
fluent学习心得
v表示法线速度，KL是试验系数。可以是常数，也可是多项式，分段函数。 对于多项式，有公式： 。 对于热计算： ；其中系数h可为常数或函数。对多项式：
你可以作后处理。 6．22 多孔突变边界条件：
6．23 用户定义的风扇边界条件：你可以周期的产生截面文件，用于指定风扇的压 用于周期性地改变风扇的参数）。
输入：1，热力边界条件，2，壁面运动条件，3，剪切力条件（对于滑动壁），4， 件，7，辐射边界，8，分散相边界，9，多相边界。
定义热力边界：设计能量计算时，需要设定。有5中方法。1，固定热流密度，2， 辐射和对流的复合热交换。 对于双面壁，你可以选择是否两面是对称的。如果热壁面的厚度不为零，还需要输 部的热传导。（称为壳传导）在壁面面板的thermal页面输入参数。 1， 输入热流密度，默认值为0，2，指定壁面温度后，通过公式计算热流密度。3，对 数，利用公式计算热流密度。4，外部辐射，设定外部发射率和外部温度。5，辐射和 2， 薄壁的热阻：你需要输入薄壁的材料种类，壁厚，以及内部的热源强度。热阻的定 3， 两面壁的热力边界条件：1，如果定义为对偶壁面，则不需要其他的热力参数，（ 2，非对偶的壁面，需要为两区域分别指定不同的参数（只能选定温度和热流密度 数。 4， 壁面中的壳传导：除了计算穿过壁面的热传导，也计算壁面内部的热传导（用于能量 制：1，用于3D，2，用于分离的解算器，3，不能用于非预混合燃烧，4，不能用于多相混合物 模型共同使用时，壳传导壁不能是半透明的。6，壳传导壁不能拆分或者合并，如果想 面进行操作，再对拆分或者合并后的壁面进行壳传导的计算。7，壳传导壁不能是已 热平衡报告中。 5，
周期边界条件：两种，一种允许压力损失，一种不允许。适用于模型中两个相对平面 不允许压力损失的情况：1，平移周期边界，边界和几何轴心平行，2，旋转周期， 也能输入压力升高）。注意：与边界相邻区域的单元不一定要求运动。你需要利用 大、最小和平均夹角。如果这些值之间的差异不能忽略的话，那么你的模型就不具有周期特性
Fluent的自适应网格问题
加密网格的话有两种参考标准一种是y+值，一种是y*值，一般来说，要加密网格主要是为了是y+值满足需求，具体的情况看楼主你的需要...根据y+值来加密网格的步骤如下：运行fluent，导入cas and dat 文件后，点击adapt——Yplus/Ystar..。
，之后出现选择界面，一般情况可以保持默认界面，当然也可以根据自己的需求选择选项，一般type项选择Yplus，然后点击compute，在min及max项会出现你的选择壁面的Y+值，在其下方，有minallowed 和maxallowed，输入你所需要的Y+值范围，点击Mark按钮，会标记出不符合要求的部分，然后点击adapt，就可以了，这部分区域的网格会加密，以适应你的要求Y*的步骤也是这样的但是前提是要知道你的计算的y+值范围，而这个值一般是估计值，且跟计算有关的，是个不确定量，所以一般只作参考用希望能帮到你......另外，希望给加分啊，呵呵追问我点完adpat，Yplus/Ystar这个是灰的，不能点。
回答额，你计算了吗？或者说你导入的是cas & dat 文件吗？如果不是，你都没有一个y+值的范围，怎么可能让软件给你加密网格？？？...（这是基本条件）追问当然计算了，我保存完再导入cas& dat也不行回答那你试试计算完，直接点adapt试试.....还真没遇到过你说的情况追问adapt都能点只是里面的Yplus/Ystar不能点，是灰色的fluent里的常见问题（一）(2011-02-26 09:44:43)1什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么样的影响？它对计算的收敛情况又有什么样的影响？1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。
用通用变量来写出时，为松驰因子（Relaxation Factors）。
fluent壁面边界条件
fluent壁面边界条件Fluent壁面边界条件简介在计算流体力学中，Fluent是一种常用的流体模拟软件。
在建模过程中，为了更准确地描述流体行为，我们需要设定适当的边界条件。
本文将介绍Fluent中的壁面边界条件及其应用。
什么是壁面边界条件？壁面边界条件是指模拟中设置在流场壁面上的条件。
由于流体不能穿过实际物体表面，为了模拟真实的流场情况，我们通常需要对壁面进行特殊处理。
壁面边界条件的分类根据不同的情况，Fluent提供了多种壁面边界条件选项，包括但不限于：•不可滑移壁面（No Slip Wall）：流体与壁面有接触，速度与壁面相同，这是常见的壁面边界条件。
•自由壁面（Free Slip Wall）：流体与壁面有接触，速度沿法线方向与壁面相同，沿切向方向无滑移，适用于液体与气体相互接触的情况。
•摩擦壁面（Wall with Specified Shear Stress）：在壁面上设定指定的剪切应力，常用于模拟壁面粗糙度和摩擦系数的影响。
•周期壁面（Periodic Wall）：用于模拟周期性边界条件，可以将流体域中的一个壁面视为周期性的重复单位。
壁面边界条件的设置方法在Fluent中，我们可以通过以下步骤设置壁面边界条件：1.打开Fluent软件，并导入需要模拟的流体场景。
2.进入Boundary Conditions（边界条件）设置界面。
3.选择所需的壁面组件，并在Type（类型）选项中选择合适的壁面边界条件。
4.根据实际情况，设置壁面边界条件的各个参数。
5.完成设置后，保存并运行模拟。
壁面边界条件的应用案例壁面边界条件的选择和设置直接影响流体模拟结果的准确性。
以下是一些常见的应用案例：•空气动力学中的翼型模拟：对于飞行器翼型表面，通常使用不可滑移壁面条件。
•汽车气动学模拟：对于车辆表面，通常使用摩擦壁面条件。
•水动力学中的船舶模拟：对于船舶表面，通常使用自由壁面条件。
小结准确设置壁面边界条件是流体模拟中不可或缺的一步。
Y Plus的一些讨论
一、关于fluent计算时壁面函数法和网格的关系，还有一个小问题1:各位用fluent的同仁和高手们，我想要比较好的使用fluent软件，最重要的就是要学好理论，在这里我想请教各位一个问题，在使用标准k-eplison和一些其他的封闭模型时，对于近壁区的流动要使用壁面函数法求解。
那么在划分网格时，是不是一定要把把第一个内节点布置在湍流充分发展的区域内呢？我们如果自动生成网格时，如果说第一个节点在壁面的粘性底层内，是不是对计算有一定的影响呢？还有一个问题就是在gambit中设置的wall 壁面，怎么到fluent设置为内部表面interior，好像在边界条件设置时没有这个边界呀。
2: 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。
至于壁面函数的应用范围，要看它是如何获得的，简单说，他们都是由于，靠近壁面，雷诺应力在粘性底层内基本消失，所以，navier-stokes变为可解，而求得。
所以，凡是应用壁面函数求得的节点，都应设置在粘性底层(y+=5-8)或者至少为线性底层(y+>30?具体数值忘记了)，当然你放得越低，精度越高，但是网格越小。
我在matlab内自己写的code,在y+=5-8内放10层，fluent应该可以更高。
放在fully developed region是完全错误的。
4: 二楼的兄弟，谢谢！我的意思是壁面函数法和k-epsilon混合使用，是不是它只计算壁面到第一个节点线之间的区域？如果是这样的话，划分网格是不是要计算这个距离呢？Y+这个值是我们控制，还是fluent在求解时自动计算呢？y+的临界值好像是11.63，不过这个值不是绝对的。
fluent笔记
Discretization离散Node values节点值，coarsen粗糙refine细化curvature曲率，X-WALL shear Stress 壁面切应力的X方向。
strain rate应变率1、求解器:（solver）分为分离方式(segeragated)和耦合方式(coupled)，耦合方式计算高速可压流和旋转流动等复杂高参数问题时比较好，耦合隐式(implicit)耗时短内存大，耦合显式(explicit)相反；2.收敛判据:观察残差曲线。
可以在残差监视器面板中设置Convergence Criterion（收敛判据），比如设为10 -3 ，则残差下降到小于10 -3 时，系统既认为计算已经收敛并同时终止计算。
（2）流场变量不再变化。
有时候不论怎样计算，残差都不能降到收敛判据以下。
此时可以用具有代表性的流场变量来判断计算是否已经收敛——如果流场变量在经过很多次迭代后不再发生变化，就可以认为计算已经收敛。
（3）总体质量、动量、能量达到平衡。
在Flux Reports （通量报告）面板中检查质量、动量、能量和其他变量的总体平衡情况。
通过计算域的净通量应该小于0.1%。
Flux Reports（通量报告）面板如图2-17 所示，其启动方法为：Report -> Fluxes3.一阶精度与二阶精度：First Oder Upwind and Second Oder Upwind(一阶迎风和二阶迎风)①一阶耗散性大，有比较严重的抹平现象；稳定性好②二阶耗散性小，精度高；稳定性较差，需要减小松弛因子4.流动模型的选择①inviscid无粘模型：当粘性对流场影响可以忽略时使用；例如计算升力。
②laminar层流模型：考虑粘性，且流动类型为层流。
③Spalart-Allmaras （S-A模型）：单方程模型，适用于翼型、壁面边界层流动，不适于射流等自由剪切湍流问题。
④k-epsilon （k-ε模型）:⑴k-ε标准模型:高雷诺数湍流，应用广泛，不适于旋转等各向异性较强的流动。
Fluent软件学习笔记
Fluent软件学习笔记Fluent软件学习笔记⼀、利⽤Gambit建⽴计算区域和指定边界条件类型1)⽂件的创建及其求解器的选择软件基本知识:Geometry 绘制图形Mesh ⽹格划分Zones 指定边界条件类型和区域类型Operation绘图⼯具⾯板Tools 指定坐标系统等视图控制⾯板：全图显⽰(Fit to window）选择象限显⽰视图选择显⽰项⽬撤销或重复上⼀步⿏标键：左键单击——旋转模型中键单击——平移模型右键单击——放缩模型Shift+⿏标左键——选择点、边、⾯等①建⽴新⽂件：Flie New②选择求解器：Solver2)创建控制点：Operation-Geometry-Vertex创建边：Operation-Geometry-Edge创建⾯：Operation-Geometry-Face3)划分⽹格对边进⾏划分:对⾯进⾏划分：Operation-Mesh-Face-Mesh Faces注：打开的⽂本框中：Quad-四边形⽹格Elements- Tri-三⾓形⽹格Quad/Tri-混合型⽹格Map映射成结构化⽹络Submap分块/区映射块结构化⽹络Type- Pave平铺成⾮结构化⽹络Tri Primitive 将⼀个三⾓形区域分解为三个四边形区域在划分结构化⽹格Interval size:指定⽹格间距Interval count:指定⽹格个数4)边界条件类型的指定：Operation-ZonesAdd添加Name:为边界命名Action- Modify修改Type：指定类型Delete删除Entity :选择边/⾯5)Mesh⽹格⽂件的输出：File-Export-Mesh注:对于⼆维情况，必须选中Export2-D(X-Y)Mesh总结：建⽴⼏何模型划分⽹格定义边界条件输出⽹格⽂件(即建⽴计算区域)⼆、利⽤Fluent求解器求解1)Fluent求解器的选择2d：⼆维、单精度求解器2ddp：⼆维、双精度求解器3d：三维、单精度求解器3ddp：三维、双精度求解器2)⽂件导⼊和⽹格操作①导⼊⽹格⽂件：File-Read-Case②检查⽹格⽂件：Grid-Check（若minimum volume即最⼩⽹格的体积的值⼤于0，则⽹格可以⽤于计算）③设置计算区域尺⼨：Grid-ScaleFluent中默认的单位为m，⽽Gambit作图时候采⽤的单位为mm④显⽰⽹格：Display-Grid3)选择计算模型①求解器的定义：Define-Models-Solver(压⼒基、密度基)②其他操作模型的选定Multiphase多相流模型Energy考虑传热与否Species反应及其传热相关Viscous层流或湍流模型选择Define-Models-Viscous：打开粘性模型Inviscid⽆粘模型Laminar层流模型Spalart-Allmaras单⽅程湍流模型（S-A模型）K-epsilon双⽅程模型（k-ε模型）K-omega双⽅程模型以及雷诺应⼒模型③操作环境的设置：Define-Operating ConditionsPascal（环境压强）、Gravity（重⼒影响）4)定义流体的物理性质：Define-MaterialsFluent Database中调出5)设置边界条件：Define-Boundary Conditions①设置Fluid流体区域的物质：Zone-Fluid--Set②设置Inlet的边界条件：Zone-Inlet-Set③设置Outlet的边界条件④设置Wall的边界条件6)求解⽅法的设置及控制①求解参数的设置：Solve-Controls-Solutions...Equations:需要求解的控制⽅程Pressure-Velocity Coupling:压⼒-速度耦合求解⽅式Discretization:所求解的控制⽅程Under-Relaxation Factor:松弛因⼦②初始化：Solve-Initialize-Initialize...设置Compute Form为Inlet，依次点击Init和Close图标完成对流场的初始化③打开残差监控图：Solve-Monitors-Residuai...④保存当前的Case⽂件：File-Write-Case...⑤开始迭代计算：Solve-Iterate...⑥保存计算后的Case和Date⽂件：File-Write-Case&Date...7)计算结果显⽰显⽰速度等值线图：Display Contours...Contous of-------选中Velocity...Surfaces-------指定平⾯Levels--------等值线数⽬(默认)Options-----------选中Filled绘制的是云图注：轴对称问题，可通过镜像选择显⽰整个圆管的物理量分布镜像选择显⽰的设置：Display-Views... 在Mirror Planes中选择axial为镜像平⾯，然后点击Apply图标接受设置绘制速度⽮量图:Display-Vectors...Vectors of-------选中VelocityStyle----------箭头类型Scale---------⽮量被放⼤倍数Skip----------⽮量密集程度显⽰某边上速度的速度剖⾯XY点线图：Plot-XY Plot...注：Plot Direction：表⽰曲线将沿什么⽅向绘制显⽰迹线F ile—path lines在release from surface列表中选择释放粒⼦的平⾯设置step size和step的数⽬，step size设置长度间隔steps设置了⼀个微粒能够前进的最⼤步数单击display三、⼆维⽰例⼆维定常可压缩流场分析——NACA 0006翼型⽓动⼒计算⼆维定常不可压缩流场分析——卡门涡街动画的设置：Solve-Animate-Define三维定常可压缩流动⽰例第⼆章：流体⼒学基本⽅程及边界条件三⼤控制⽅程：质量守恒、动量守恒及能量守恒⽅程初始条件边界条件：速度⼊⼝三维定常速度场的计算1、内部⽹格的显⽰打开examine mesh对话框温度场的计算Fluent处理中选中能量⽅程求解器：define/models/energy设置wall边界条件时候，convection热对流边界条件多相流模型VOF模型的选择define/models/multiphase基本相及第⼆相的设置define/phase动画的设置。
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。
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。
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壁面网格与y+的选择（参考官方手册ANSYS_Fluent_Theory_Guide19.2）
大量的实验表明，近壁区域可以大致细分为三层。
在最内层，称为“粘性子层”，流动几乎是层流的，(分子)粘性在动量和热量或质量传递中起主导作用。
在被称为“湍流充分发展层”的外层，湍流起着主要作用。
最后，在粘性子层和湍流充分发展层之间有一个过渡区域，叫做“缓冲层”或“混合区”，在这里分子粘度和湍流的影响是同等重要的
其中y+定义为
y+≝ρuτy/μ
其中uτ定义为
uτ=√τw/ρ
“壁面函数法”与“近壁模型法”
传统的近壁区域建模方法有两种。
在第一种方法中，不解决粘度影响的内部区域(粘性子层和缓冲层)。
相反，被称为“壁面函数”的半经验公式被用来连接壁面和全紊流区域之间的粘滞区域。
使用壁面函数避免了需要修改湍流模型来考虑壁面的存在。
在另一种方法中，对湍流模型进行了修改，使粘滞区通过网格一直到壁面(包括粘滞子层)进行求解。
为了便于讨论，我们将其称为“近壁建模”方法。
这两种方法如图4.14所示。
图4.14: ANSYS Fluent中的近壁面处理
所有壁面函数(scalable wall function除外)的主要缺点是在壁面法向网格细化的情况下，计算结果会恶化。
Y+小于15会逐渐导致壁面剪应力和壁面传热的误差增大。
但这已经是几年前的工业标准，ANSYS Fluent已经能够提供更先进的壁面方程，允许一致的网格细化没有恶化的结果。
对所有基于ω方程的湍流模型都采用这种与y+无关的公式。
对于基于ε-方程的模型，Menteri-Lechner和增强壁面处理(Enhanced Wall Treatment, EWT)具有相同的作用。
对y+不敏感的壁面处理也是Spalart-Allmaras模型的默认值，它允许你不用考虑近壁面的y+值而运行此模型。
只有当边界层的整体分辨率足够时，才能得到高质量的边界层数值结果。
这个要求实际上比实现特定的y+值更重要。
精确覆盖边界层的最小单元数约为10个，但理想值为20。
还应该注意的是，边界层分辨率的改善通常可以通过适度增加数值上的努力来实现，因为它只需要在壁面法线方向进行网格细化。
这样可增加数值结果的准确性，即使导致额外的计算成本也是值得的。
对于非结构网格，建议在近壁面处生成10-20或更多的棱柱层，以便准确预测壁面边界层。
棱柱层的厚度应设计为确保实际覆盖边界层的节点为15个或更多。
在得到解之后，可以通过观察湍流粘度来检验这一点，湍流粘度在边界层的中间有一个最大值——这个最大值表示边界层的厚度(最大值位置的两倍表示边界层的边缘)。
棱柱层必须比边界层厚，否则会有棱柱层限制边界层增长的危险。
建议：
对于ε-方程的湍流模型，使用Menter-Lechner或Enhanced Wall Treatment
If wall functions are favored with the -equation, use scalable wall functions（没太明白这句话的意思）
对于基于ω方程的模型，使用默认的y+不敏感型壁面处理ω方程
对于Spalart-Allmaras模型，使用默认的y+不敏感型壁面处理
自己的理解：Fluent中采用k-e模型时，推荐用M-L或EWT壁面处理，这两种对于y+是不敏感的，既适用于细网格（壁面y+接近1，此时自动调用近壁模型法），也适用于粗网格（y+>30，此时自动调用壁面函数法）；采用k-w模型时，没有壁面函数的选项，
因为基于w的模型自动采用对y+不敏感的w方程。
因此，在不需要精确求解粘性子层流动特性的情况下（如一般的工程计算），第一层网格的y+一般取30以上就可以（网上说甚至可以达到200-400），太密的话反而耗费计算资源；如果需要研究边界层内的流动特性，则需要把y+设置到1以内，并且边界层网格数建议多一些，如10层~20层，使之能覆盖过渡区和湍流充分发展区。