近壁面网格尺寸对湍流计算的影响
湍流流动的近壁处理详解
壁面对湍流有明显影响。
在很靠近壁面的地方，粘性阻尼减少了切向速度脉动，壁面也阻止了法向的速度脉动。
离开壁面稍微远点的地方，由于平均速度梯度的增加，湍动能产生迅速变大，因而湍流增强。
因此近壁的处理明显影响数值模拟的结果，因为壁面是涡量和湍流的主要来源。
实验研究表明，近壁区域可以分为三层，最近壁面的地方被称为粘性底层，流动是层流状态，分子粘性对于动量、热量和质量输运起到决定作用。
外区域成为完全湍流层，湍流起决定作用。
在完全湍流与层流底层之间底区域为混合区域（Blending region），该区域内分子粘性与湍流都起着相当的作用。
近壁区域划分见图4－1。
图4－1，边界层结构第一节，壁面函数与近壁模型近壁处理方法有两类：第一类是不求解层流底层和混合区，采用半经验公式（壁面函数）来求解层流底层与完全湍流之间的区域。
采用壁面函数的方法可以避免改进模型就可以直接模拟壁面存在对湍流的影响。
第二类是改进湍流模型，粘性影响的近壁区域，包括层流底层都可以求解。
对于多数高雷诺数流动问题，采用壁面函数的方法可以节约计算资源。
这是因为在近壁区域，求解的变量变化梯度较大，改进模型的方法计算量比较大。
由于可以减少计算量并具有一定的精度，壁面函数得到了比较多的应用。
对于许多的工程实际流动问题，采用壁面函数处理近壁区域是很好的选择。
如果我们研究的问题是低雷诺数的流动问题，那么采用壁面函数方法处理近壁区域就不合适了，而且壁面函数处理的前提假设条件也不满足。
这就需要一个合适的模型，可以一直求解到壁面。
FLUENT提供了壁面函数和近壁模型两种方法，以便供用户根据自己的计算问题选择。
4.1.1壁面函数FLUENT 提供的壁面函数包括:1，标准壁面函数；2，非平衡壁面函数两类。
标准壁面函数是采用Launder and Spalding [L93]的近壁处理方法。
该方法在很多工程实际流动中有较好的模拟效果。
4.1.1.1 标准壁面函数根据平均速度壁面法则，有：**1ln()U Ey k = 4－1其中，1/41/2*/p pw U C k U μτρ≡，1/41/2*p pC k y y μρμ≡，并且k ＝0.42，是V on Karman 常数；E ＝9.81，是实验常数；p U 是P 点的流体平均速度；p k 是P 点的湍动能；p y 是P 点到壁面的距离；μ是流体的动力粘性系数。
湍流模型和网格分布对水下航行体回转水动力数值计算的影响
Ｌ ｉ ｇ ｏ，Ｌ ＡＮＧ Ｚ ｏ ｇ ａ ｇ ＨＯＵ Ｙｉ ｉ Ｕ Ｊｎ ｕ Ｉ ｈ ｎ ｇ ｎ ，Ｚ ｍｅ ，Ｗ Ｕ Ｆ ｎ ｌ ｎ ａ ｇｉ ｇ ａ
（ ｈｎ ｈｐＤ ｖｌ ｍ ｎ ｎ ｅｉ ｅｔｒ Ｗｕ ａ ３ ０４， ｈｎ ） Ｃ ｉａＳｉ ｅｅ ｐ ｅ ｔ ｄＤ ｓ ｎＣ ｎｅ， ｈ ｎ ０ ６ Ｃ ｉａ ｏ ａ ｇ ４
第２ １卷 第 ３期
２１ ０ ２年 ６月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｕ ｅ ｄ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｍｐ ｔｒＡｉ ｅ ｇｎｅ ｒｎ
Ｖｏ ． Ｎｏ ３ １ ２１ ．
Ｊｎ ０ ２ ｕ ．２ １
文 章 编 号 ：０６—０ ７ （ ０ ２ ０ ・０ ７０ １０ ８ １ ２ １ ）３ ０ １ －５
速度 矢量
Ｐ ｉ＝ｌ ×ｒ ， ＋ ０ （） １
式 中 ： “ ， 为 相对 于旋转 运动 坐标 系 的速 度 ｌ ＝（ ， ） ，
矢量 ．
湍 流模 型 ， 数值模 拟 回转 主体 在 不 同偏 航 角 条 件 下
的水下 定 常 回转 运 动 ， 对影 响数 值 计算 结 果 的条 件 进 行 系统 研究 ， 得 的垂 向力 和纵 倾 力矩 与试 验值 求 的误 差在 ２ ％ 以 内． Ｕ Ｇ等 采 用 标 准 ． 可 ０ ＳＮ 和
实现 一 湍流 模 型模 拟 Ｏ Ｒ Ｂｄ． 艇 模 型 回转 Ｎ ｏｙ１潜 运动 ， 与试 验数 据 比对 ， 理 分 析 比较 结 果． 并 合 随着 旋臂 水池试 验报 告 ｌ 刮的逐 步公 开 ， 拟水下 航行 体 模 回转 运动将 成为 新 的研 究 热点 ． 本 文 基 于旋 臂 水池 试 验 的数 值模 拟 ， 首先 采用 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ获得 稳 定 的 纯旋 转 运 动 流场 ， 点 对 影 响 重 数 值计 算 结果 的 湍 流 模 型 选 取 和 网格 分 布 进 行 优 选 ， 而预报 某 型水 下 航行 体 在 单 平 面 回转 运 动 时 进 的水动 力性 能 ， 与 已有 的试验数 据进 行 比较 ， 并 最终 建 立可 行 的 回转 水动力 数值 预报 方法 ．
关于FLUENT中Y+的一些讨论
关于FLUENT中Y+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。
k_SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析
7 0. 0900 0. 8500 0. 475 0. 07125 0. 2945
8 0. 0900 0. 8500 0. 525 0. 07875 0. 3255
9 0. 0855 0. 8500 0. 525 0. 07875 0. 2945
10 0. 0855 0. 8075 0. 525 0. 07500 0. 3100
0. 0828, B* = 0. 09, J= 0. 41, C2 = B2 / B* - RX2 J2 / B* 。 对于第一组参数的取 值, 对应于 Wilcox 的 k- X
模型[ 3-4] ; 对于第二组参数的取值, 对应于标准 k-E模 型。模型中混合函数 F1 的作用就是完成模 型由近 壁面的 k- X 模型到远离壁面的 k-E模型的过渡。
用的混合模型, 在近壁面保留了原始 k- X 的模型, 在
远离壁面的地方应用了 k-E模型, 其涡粘系数和 k 方
程以及 X 方程可以写成如下形式:
Mt =
a1 k m ax( a1 X; 8F 2 )
DQk Dt
=
5 5xj
( L+
Rk Lt )
5k 5xj
+
Sij
5ui 5xj
-
B*
QXk
( Sij = - Quciucj )
¹
文献标识码: A
0引言
随着计算机技术与计算流体力学的发展, 人们开 始越来越多依靠计算手段来研究全机、多段翼的绕流 以及工程内流等复杂流动。在这些复杂流动中湍流 的影响变得很重要, 例如对于常见的逆压梯度影响产 生的流动分离现象, 湍流 的动量输运作用使 得流动 / 粘0在壁面上。因此如果对湍流的输运作用估计过 小如层流, 流动分离现象将会出现的更加频繁[ 1] 。而 如果对湍流输运作用估计过度如 k-E两方程模型, 将 会使流动分离延迟甚至使流动不发生分离。因此在 流体力学计算中湍流计算模型的优劣将会对计算结 果产生重要的影响。目前, 工程上已建立起多种湍流 模型, 这些模型或多或少都含有经验参数, 这些参数 的取值大都是通过一些特殊条件下的实验结果来标 定的, 未必对所有流动情况都适用, 因而在实际应用 中, 通常需要针对一些特定的流动类型对这些参数值 进行调整。但是, 对这些参数进行调整, 首先需要分 析模型参数的取值对计算结果的影响规律和影响大 小。因此, 本文以工程上广泛应用的 k- X SST 两方程 湍流模型为研究对象, 对模型中的八个模型参数对计 算结果的影响进行了初步的分析。
大涡模拟滤波网格尺度研究及其应用
大涡模拟滤波网格尺度研究及其应用一、本文概述本文旨在深入探讨大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）中的滤波网格尺度问题，以及其在流体动力学领域的应用。
大涡模拟作为一种重要的湍流模拟方法，能够捕捉到湍流中的大尺度结构，并通过模型描述小尺度运动对大尺度的影响。
滤波网格尺度作为大涡模拟中的关键参数，其选择直接影响到模拟的精度和效率。
因此，研究滤波网格尺度对于提高大涡模拟的准确性和适用性具有重要意义。
本文首先将对大涡模拟的基本理论和方法进行概述，介绍滤波网格尺度在大涡模拟中的作用和影响。
然后，通过对不同滤波网格尺度下的模拟结果进行比较分析，探讨滤波网格尺度对模拟精度和计算效率的影响机制。
在此基础上，本文将提出一种优化的滤波网格尺度选择方法，以提高大涡模拟的准确性和效率。
本文还将探讨大涡模拟在流体动力学领域的应用，特别是在复杂流动和工程实际问题中的应用。
通过具体案例的分析和讨论，展示大涡模拟在解决实际问题中的潜力和优势。
本文将全面系统地研究大涡模拟中的滤波网格尺度问题及其应用，为大涡模拟在流体动力学领域的应用提供理论支持和实践指导。
二、大涡模拟理论基础大涡模拟（Large Eddy Simulation，简称LES）是一种介于直接数值模拟（DNS）和雷诺平均N-S方程（RANS）之间的湍流数值模拟方法。
它的主要思想是将湍流运动通过某种滤波函数分解为大尺度运动和小尺度运动两部分，大尺度运动通过直接求解滤波后的N-S方程得到，而小尺度运动对大尺度运动的影响则通过模型来模拟。
在LES中，滤波函数的选择至关重要。
常用的滤波函数包括盒式滤波、高斯滤波等。
滤波后的N-S方程会包含一个新的未知量，即亚格子应力张量。
为了封闭这个方程，需要引入亚格子尺度模型（Subgrid-Scale Model，简称SGS模型）。
SGS模型的作用是模拟小尺度湍流对大尺度湍流的影响，从而使方程封闭可解。
在大涡模拟中，网格尺度是一个关键参数。
fluent网格质量检查(1)
网格划分策略与网格质量检查判断网格质量的方面有：Area单元面积，适用于2D单元，较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比，不同的网格单元有不同的计算方法，等于1是最好的单元，如正三角形，正四边形，正四面体，正六面体等；一般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对角线之比，仅适用于四边形和六面体单元，默认是大于或等于1的，该值越高，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六面体。
Edge Ratio长边与最短边长度之比，大于或等于1，最好等于1，解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
最好是要控制在0到之间。
EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
2D质量好的单元该值最好在以内，3D单元在以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Size Chang e相邻单元大小之比，仅适用于3D单元，最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对角线长度与边长计算出来的，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Taper锥度。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Volume单元体积，仅适用于3D单元，划分网格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
以上只是针对Gambit帮助文件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使用时最好仔细阅读帮助文件。
另外，在Fluent中的窗口键入：grid quality 然后回车，Fluent能检查网格的质量，主要有以下三个指标：cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元；cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；'aspect-ratio': 1表示最好。
近壁面网格尺寸对湍流计算的影响_覃文洁
② 改变底层网格尺寸为 y w =10 μm , 所得结果 如图 4b 所示 .
3 光滑壁面长直圆管的数值模拟
以上述数值方法为基础 , 对光滑壁面的长直圆 管进行数值计算 , 利用 CFD 软件 FL UEN T , 采用二 维模型 、四边形网格[ 10] , 运用不同的网格划分策略 ,
图 3 模型局部网格 Fig.3 A part of model grid
设圆管直径为 D , 长度为 L , 底层网格距壁面 尺寸为 y =y w , y =0 到 y =D/ 2 处网 格单元数为 N ;从 y =0 开始 , 第 2 层网格与第 1 层网格纵向尺 寸的比值为网格渐变率 R ;进口处总压力为 pin . 3.1 不同网格渐变率对计算结果的影响
于湍流核心区的流动使用 k-ε模型求解 , 而在壁面 区不进行求解 , 直接使用半经验公式将壁面上的物 理量与湍流核心区内的求解变量联系起来 .即 :紧
贴壁面层网格内流速满足式(1);第 2 层以上网格流 速则应满足式(2).这样 , 不需要对壁面区内的流动 进行求解 , 就可直接得到与壁面相邻控制体积的节
覃文洁 , 胡春光 , 郭良平 , 左正兴
(北京理工大学 机械与车辆工程学院 , 北京 100081)
摘 要 :采用不同的网格划分策略 , 利用 F LU EN T 软件对 长直圆管管内湍流进行数值计算 .计算结 果与半经验 理 论曲线的比较和分析表明 , 降低网格渐变率 、提高径向网格数目以及调整壁面层网格的 y +值均能够 有效改善计 算 结果的精确性 , 而 y +在其中起主要作 用 .针对同一网格划分策略 , 改变边界条 件对计算结 果精确性 的影响相对 较 大 , 而改变模型引起的影响则相对较小 , 因此 , 不同边界条件应采取 相应的网格划分策略尤 其是选择 合适的近壁 面 网格尺寸 .
谈谈FLUENT中网格质量的问题
谈谈FLUENT中⽹格质量的问题谈谈Fluent中⽹格质量的问题中⽹格质量的问题我们在fluent计算中经常碰到⽹格划分质量的问题，如果要得到⾼质量的⽹格划分需要注意哪些问题？其具体的依据是什么啊？个⼈认为主要有三项：⽹格的正交性，雅可⽐值，扭⾓，和光滑性。
对于⼀般的CFD程序，结构化⽹格要求正交性和光滑性要⽐较好，但是对于FLUENT这样基于⾮结构⽹格的，尤其是其中程序中加⼊了很多加快收敛速度的⽅法的软件，后者要求就不要太⾼。
因此真正需要考虑⽹格影响的，⼀般应该在基于结构⽹格的软件上才需要。
基于⾮结构⽹格的有限体积法，计算通量的时候存在相邻节点的通量计算本⾝就可能存在计算误差，所以精度始终有限，顺便说⼀下，对于FLUENT，顶多⼆阶离散格式就够了，⽽且绰绰有余。
甚⾄诸多⼯程师认为⼀阶精度⾜够⽤于⼯程计算，因为FLUENT的内核算法缺陷在于，其在计算中的误差远远达不到⼆阶的精度。
⽹格质量本⾝与具体问题的具体⼏何特性、流动特性及流场求解算法有关。
因此，⽹格质量最终要由计算结果来评判，但是误差分析以及经验表明，CFD计算对计算⽹格有⼀些⼀般性的要求，例如光滑性、正交性、⽹格单元的正则性以及在流动变化剧烈的区域分布⾜够多的⽹格点等。
对于复杂⼏何外形的⽹格⽣成，这些要求往往并不可能同时完全满⾜。
例如，给定边界⽹格点分布，采⽤Laplace⽅程⽣成的⽹格是最光滑的，但是最光滑的⽹格不⼀定满⾜物⾯边界正交性条件，其⽹格点分布也很有可能不能捕捉流动特征，因此，最光滑的⽹格不⼀定是最好的⽹格。
对计算⽹格的⼀个最基本的要求当然是所有⽹格点的Jacobian必须为正值，即⽹格体积必须为正，其他⼀些最常⽤的⽹格质量度量参数包括扭⾓（skew angle）、纵横⽐（aspect ratio、Laplacian、以及弧长（arc length）等。
通过计算、检查这些参数，可以定性的甚⾄从某种程度上定量的对⽹格质量进⾏评判。
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第 5 期 覃文洁等 : 近壁面网格尺寸对湍流计算的影响
389Biblioteka 1 湍流流速分布曲线( 3)
( 1)
而由于雷诺方程中增加了 6 个未知的雷诺应力 项 ( - ρ u′ i u′ j ) 而形成了湍流基本方程的不封闭问题 . 于是 , 根据湍流的运动规律可以寻求附加的条件和 关系式 , 从而使方程封闭的各种湍流模型应运而生 . ε 目前应用最为广泛的是典型的双方程湍流模型 : k2 模型 . 当流动为不可压 , 且不考虑用户自定义的源项 ε模型的输运方程为 时 , 标准 k2 k ui) 5 (ρ k ) 5 (ρ + = 5t 5 xi 5 μ μt 5 k ε, ( 4) + + Gk - ρ 5 xj Pr k 5 x j ε ui) ε ) 5 (ρ 5 (ρ + = 5t 5 xi 2 ε C1ε ε 5 μ μt 5ε ρ , ( 5) + + Gk - C2ε 5 xj Pr k k ε 5 xj 式中 :μt 为湍动粘度 ; u i 为时均速度 ; C1ε和 C2ε为 经验常数 ; Pr k 和 Pr ε 分别为湍动能 k 和耗散率ε对 应的 Prandtl 数 ; Gk 是由于平均速度梯度引起的湍 动能 k 的产生项 , 由下式计算 :
u = y .
1/ 2 + +
2 控制方程和算法
湍流数值模拟方法中 , 雷诺平均法是目前使用 最广泛的湍流数值模拟方法 , 其核心是不直接求解 瞬时的 N2S 方程 , 而求解时均化的雷诺方程 . 5 (ρ ) 5 (ρ ) ui + ui uj = 5t 5 xj
-
5ρ 5 μ 5 u i ρ + - u′ + Si. i u′ j 5 xi 5 xj 5 xj
并将结果与湍流的半经验理论曲线进行对比 , 可得 到不同的网格划分策略对计算结果的影响 . 某网格 划分策略下的入口处局部网格模型如图 3 所示 .
图3 模型局部网格
Fig. 3 A part of model grid
图2 壁面函数法的网格划分方式
Fig. 2 The meshing met hod of wall function
u3 y u 1 = ln υ +B, u3 κ
即:
u =
+
1 + κln y + B .
( 2)
式中 : y 为沿径向到壁面的距离 ;κ为 Karman 常数 ; B 为与表面粗糙度有关的常数 . 通过试验得到 : 对 光滑壁面有 κ= 014 , B = 515 , 壁面粗糙度的增加将 使 B 值减小 [ 8 ] . 以 u+ 为纵轴 , ln y+ 为横轴可作出湍流流速分布 曲线 , 如图 1 所示 .
5 ui
xj
+
5 uj 5 ui . 5 xi 5 xj
( 6)
ε 模型是针对湍流发展非常充分的湍 然而 , k2 流流动建立的 , 因此 , 对雷诺数较低的流动使用上面 ε模型进行计算就会出现问题 . 常用的解 建立的 k2 决方法有两种 , 一种是采用壁面函数法 , 另一种是采 ε模型 . 用低雷诺数的 k2 壁面函数法是 FL U EN T 选用的默认方法 , 它 对各种壁面流动都非常有效 . 其基本思想是[ 9 ] : 对 ε 模型求解 , 而在壁面 于湍流核心区的流动使用 k2
3 光滑壁面长直圆管的数值模拟
以上述数值方法为基础 , 对光滑壁面的长直圆 管进行数值计算 , 利用 CFD 软件 FL U EN T , 采用二 维模型 、 四边形网格 [ 10 ] , 运用不同的网格划分策略 ,
图4 网格渐变率对计算结果的影响
Fig. 4 Effect of mesh ratio on t he solution
覃文洁 , 胡春光 , 郭良平 , 左正兴
( 北京理工大学 机械与车辆工程学院 , 北京 100081)
摘 要 : 采用不同的网格划分策略 ,利用 FL U EN T 软件对长直圆管管内湍流进行数值计算 . 计算结果与半经验理 论曲线的比较和分析表明 ,降低网格渐变率 、 提高径向网格数目以及调整壁面层网格的 y + 值均能够有效改善计算 结果的精确性 ,而 y + 在其中起主要作用 . 针对同一网格划分策略 ,改变边界条件对计算结果精确性的影响相对较 大 ,而改变模型引起的影响则相对较小 ,因此 ,不同边界条件应采取相应的网格划分策略尤其是选择合适的近壁面 网格尺寸 . 关键词 : 管内湍流 ; 近壁面网格 ; 数值计算 中图分类号 : O 35714 文献标识码 : A
.
在实际应用中湍流对物体的阻力和通过壁面的 传热等 , 都是在某一段时间 、 某一块面积上的平均效 果 , 因此 , 工程计算中主要研究湍流物理量的平均
收稿日期 : 2005 10 27 基金项目 : 国家部委预研项目 (20202010102) 作者简介 : 覃文洁 (1968 - ) ,女 ,副教授 , E2mail : qinwj @bit . edu. cn.
第 26 卷 第5期 2006 年 5 月
北 京 理 工 大 学 学 报
Transactions of Beijing Institute of Technology
Vol. 26 No. 5 May 2006
文章编号 :100120645 ( 2006) 0520388205
近壁面网格尺寸对湍流计算的影响
图1 光滑圆管中湍流的速度分布
Fig. 1 Velocit y distribution of turbulent flow in smoot h circular pipe
区不进行求解 , 直接使用半经验公式将壁面上的物 理量与湍流核心区内的求解变量联系起来 . 即 : 紧 贴壁面层网格内流速满足式 ( 1) ; 第 2 层以上网格流 速则应满足式 ( 2) . 这样 , 不需要对壁面区内的流动 进行求解 , 就可直接得到与壁面相邻控制体积的节
Effect of Near2Wall Grid Size on Turbulent Flow Solutions
Q IN Wen2jie , HU Chun2guang , GUO Liang2ping , ZUO Zheng2xing
( School of Mechanical and Vehicular Engineering , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China)
若距离壁面的第 1 个内节点处于对数律不成立 的区域 , 则会有至少一层不符合对数律流速分布的 近壁面网格被采用不合理的方法进行计算 .
设圆管直径为 D , 长度为 L , 底层网格距壁面 尺寸为 y = y w , y = 0 到 y = D/ 2 处网格单元数为 N ; 从 y = 0 开始 , 第 2 层网格与第 1 层网格纵向尺 寸的比值为网格渐变率 R ; 进口处总压力为 pin . 311 不同网格渐变率对计算结果的影响 ① 计算模型参数选择 : D = 20 mm , L = 600 mm , y w = 100μm , N = 30 , p in = 012 M Pa , 分别选用 不同的网格渐变率 R = 111 , 115 , 210 , 所得结果如 图 4 所示 . ②改变底层网格尺寸为 y w = 10μm , 所得结果 如图 4b 所示 . 由图 4 可以看出 , 选用网格渐变率 R = 210 , 则
Abstract : Adopting various meshing st rategies , numerical calculation of internal t urbulent flow in long st raight circular pipes is proceeded by t he FL U EN T software. Comparison between calculated result s and curves of semi2empirical expressions shows t hat t he numerical solution is effected by mesh size , ra2 tio and t he y + value of t he near2wall grid t hat plays a crucial role in t he effect . At t he same model and identical meshing st rategy , different boundary condition leads to different accuracy of t he result . Ot h2 erwise , different model will not cause significant difference in accuracy at t he same boundary condition and meshing st rategy. Thus , suitable meshing st rategy especially t he near2wall grid size should be se2 lected to adapt to different boundary condition. Key words : t urbulent flow ; near2wall grid ; numerical calculation
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