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。
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壁面函数法的应用问题【转载】
转载声明：来自互联网，原地址已经不详，向原著者表示感谢
壁面函数法在湍流计算中经常使用，许多书和文章也写到了壁面函数法，但如何实现壁面
函数法？详细过程没有交待，需要编程者自己体会!
陶文铨老师的《数值传热学>>只介绍到Y+>11.6左右时如何计算，对于Y+<11.6时如何计
算只提到“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”。
另外。
对于
采用了贴体坐标转换的壁面函数法处理起来更复杂，故请教!
壁面函数只在等雷诺应力层适用，即y+>11时，所以在划分网格时应当让第一个内节点满
足y+>11关系。
如果想计算粘性底层，可以采用两层模型，或低雷诺两方程模型！
程序中直接用层流计算即可，但由于在此区域湍流模型有问题，所以网格太密不见得结果好。
还是尽量取在旺盛湍流区。
要准确求解壁面处的流动，需要很细的网格，用壁面函数就是为了避开这一点
采用的近似处理。
壁面函数在很多书和PAPER里都提到过，但不同模型和不同的人相差
很远，而且没有完整的步骤。
我在编程中用到高雷诺数两方程模型，碰到了壁面函数的问题：
1)由初始的速度U，按对数律计算U+；
2)由U+计算出Y+；
3)判断Y+>11.5，第一内点P位于旺盛湍流区，符合对数律，求P点U，K，E以及壁面W
点的U，K，E
4)若Y+<11.5，第一内点P位于粘性支层，按U+=Y+计算。
以上谈到的是规则域的壁面函数法处理，对于贴体坐标转换的壁面函数法处理起来更复杂，因为与壁面平行的速度才满足对数律。
最简单的办法是用对第一个节点的K,E直接赋值。
5)由U+，Y+计算ut(摩擦速度)
6)K=ut*ut/sqrt(0.09)
7)E=ut**3/y/0.42
Y+<11.5时是应该层流处理，一般来说，层流底层Y+<5同对数领域Y+>30时数学模型同实验吻合较好，但是过渡区5<Y+<30的误差较大。
高Re模型不能用于过渡区，所以最好设Y+在30左右，如果一定要计算至层流域，可以用低Re模型。
另外，璧面处k＝0，但e为有限值。
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