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Fluent软件中的Y+值

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无量纲变量Y-Plus代表从壁面到第一个网格单元中心的距离,同时,Y-Plus是一种无量纲距离。换句话说,Y-Plus使得单元中心与壁面之间的垂直空间无量纲化,这个值用于评估网格单元大小(高度)在壁面上的比例。

另一方面,Y-Plus表示单元内湍流和层流效应的比率。如果Y-Plus值较低,该单元的流动是层流的。如果Y-Plus值较大,该单元中的流动将是湍流的。因此,如果Y-Plus太小,那么单元中的流动是层流慢速的,壁面函数将不可用。



1、Fluent中Y-Plus范围


     

   
在使用Ansys Fluent中的壁面函数时,Y-Plus应该在以下范围内指定:  

根据上表,如果Y-Plus的值等于300,我们将使用K-Epsilon(Standard Wall Functions, Non-equilibrium Wall Functions,Scalable Wall Functions)湍流模型。如果我们有Y-Plus值为1,我们将使用K-Epsilon(Enhanced Wall Treatment),K-Omega SST,和Spalart-Allmaras。



2、举个实际例子


     

   
为了更好地理解上述内容,我们尝试以在ANSYS Fluent软件上完成的实际例子来解释naca0018翼型的情况。  

在零攻角下模拟围绕naca0018翼型的湍流。我们将使用K-Epsilon(Standard Wall Functions, Non-equilibrium Wall Functions,Scalable Wall Functions),K-Epsilon(Enhanced Wall Treatment),K-Omega SST,Spalart-Allmaras湍流模型来解决这个问题。


2.1壁面定律

粘度和壁面剪切应力是靠近壁面的重要特性。我们根据这些变量定义了粘性尺度,即近壁区域合适的速度和长度尺度。

使用方程1到4,我们可以指定单元到壁面的距离或y的值。

当前问题中使用的初始和边界条件如下:


2.2 Y-Plus等于300时

如何计算Y-Plus等于300时,与壁面相邻的单元的高度

将这个值放入上述关系中,y的值为0.006889。

使用相同的网格、材料参数、求解器和边界条件运行模拟,以说明基于单元的方法的影响。Y-Plus的区域平均最大值和最低值对应于上述数据。使用的网格,使得y-plus=300,可能如下所示。

这个案例中,在fluent中打印了Y-Plus的值,显示壁面附近的第一层高度已经被正确分布:

从上面的图中可以看出,Y-Plus的值在30到300之间。


2.2 Y-Plus等于1时

同样的计算步骤,Y-Plus为1时,y的值为0.0000229,这表明第一层的高度值变得小得多。

为了使网格具有高质量,我们必须增加边界层的数量,或者通过使用纵横比,我们可以测量最后一个边界层与其邻近网格。

当Y-Plus 1时产生的网格如下;根据图示,与之前的状态相比,网格单元的数量增加了。

这个案例中,在fluent中打印了Y-Plus的值,显示壁面附近的第一层高度已经被正确分布:

如上图所示,Y-Plus的值低于1。

2.3 结论

下表显示了1和300之间Y-Plus的差异:


来源:CFD饭圈
Fluent湍流UM理论材料科普ANSYS
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首次发布时间:2024-09-08
最近编辑:1月前
CFD饭圈
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