边界层第一层网格高度如何确定？

• 使用 Wall Functions（壁面函数法）
• 解析Viscous Sublayer（粘性子层解析法）

1、壁面函数法–壁面函数利用如图所示的可预测无量纲边界层剖面，从邻近网格单元质心的条件(速度、壁面距离)确定壁面条件(如剪切应力)

• 这意味着单元应该位于log-layer§第一层网格应该位于 log-layer, 通常应该有一个值，比如30 << 300

• 这是一个非常普遍的准则，但并不是一个绝对的规则，上限是雷诺数的函数（device Reynolds number）

• 对于非常高的Re,如果仍然在log层，可能会更高(例如，一艘大型船舶，Re≈109，值大于1000是安全的)

• 对于非常低(但仍然湍流)的Re(例如一个小泵)，对数层可能只延伸到≈300，此时= 30太粗糙，边界层上不能有足够数量的网格单元（壁面函数法不再适用）

• 如果发生这种情况，请考虑根据粘性子层分解准则来re-meshing

• 要完全求解重要壁面上的边界层问题，可以尝试在边界层上设置至少10层网格单元

• 第一层网格单元应该在≈ 1 ，并且保证足够多的边界层，增长率适中，不高于1.2

• 这条准则确保网格将能够充分解析粘性子层的梯度

• 这将大大增加网格数

• 一般来说，如果壁面上的力或传热是模拟的关键(气动阻力、叶轮机械叶片性能、传热)，解析粘性子层就是你要采用的方法，大多数情况下推荐的湍流模型是SST k-w

• 使用壁面函数时，垂直于壁面的节点更少(与使用网格求解粘性子层相比)。

• 在前处理阶段，您需要知道网格单元的第一层(边界层)的合适大小，以便位于所需的范围内

• 实际的流场  直到您计算出求解结果后才会知道(实际上，有时由于计算出的值，返回并重新构建模型是不可避免的)

• 为了降低 re-mesh 的风险，我们希望在开始时通过手工计算来尝试预测单元格大小:
  

• 对于平板流,雷诺数 ( )给定为 =  1.4x106

• 从的定义开始:

   
• 目标值和流体性质已知，

需要，它被定义为:

•壁面剪切应力,,可以由表面摩擦系数得到,:

通过文献，平板表面摩擦系数的计算公式如下:

•Re是已知的，因此使用这些定义来计算第一层网格的高度

•我们设定的目标值为 50, 因此:

我们的第一层网格高度y应该大约是1毫米。如果你想要= 1，只要用上面公式中的1替换50，得到y = 1.8x10-5m

上述公式适用于平板流，对于内部流动, 雷诺数根据管子的水力直径计算，只要将上述公式中的摩擦系数公式替换为=0.079 Red-0.25 即可。