边界层网格 — CAE术语解释

在CFD中精确求解壁面附近的方法。流体在接近壁面的层中速度急剧变化——这就是边界层。如果用粗四面体网格计算这个急变部分，摩擦阻力和热传递的误差会很大。因此在壁面附近堆积薄的、对齐的棱柱（三角柱）单元——这就是边界层网格。

这取决于湍流模型的类型。使用壁面函数法时（如$k$-$\varepsilon$模型）应设置第一层高度使得y+ = 30~300。对于低雷诺数模型或$k$-$\omega$ SST模型直接求解到壁面时需要y+ ≈ 1——这有时会达到几十微米的厚度。通常堆积5~20层，每层高度比（成长率）设置为约1.2是常见做法。

可以提前估算。从式子$y^+ = \frac{y u_\tau}{\nu}$出发，根据流速、流体粘性和雷诺数估计$u_\tau$（摩擦速度），反算出第一层厚度$y$。ANSYS中内置有y+计算器，也有很多在线工具可用。但一定要在解析后检查y+分布图，确认是否在合适范围内。

必须使用。汽车空气阻力计算时，需在整个表面设置边界层网格来精确评估摩擦阻力。ANSYS Meshing、ANSA、CFmesh等工具都能自动生成充气层（边界层网格）。但在复杂的车身形状上容易出现局部棱柱变形的"充气崩溃"现象，需要小心处理。

正是。初学CFD的人经常犯的错误就是"设置了边界层网格，但y+太大，壁面函数无法正确应用"。养成解析后检查y+等高线图的习惯很重要。