边界层 — CAE用语解说

边界层是流体与固体壁面相接时，由于粘性的影响，壁面附近的速度从零（无滑移条件）变化到主流速度的薄层。机翼的升力·阻力、管道的压力损失、传热系数——这些都强烈依赖于边界层的结构，因此CFD精确预测需要适当解析边界层的网格。y+是壁面到第一层单元的距离的无量纲化值，直接影响乱流模型的选择。y+ < 1时采用低雷诺数模型直接解析到壁面，y+ ≈ 30~300时采用壁函数模型来模化壁面附近的流动。

分离是指边界层从壁面脱离的现象，当流动遭遇强的逆压力梯度（压力沿流动方向上升）时就会发生。机翼失速（超过失速迎角时，上表面边界层分离导致升力急剧下降）、扩散器效率下降（扩张角过大时发生分离）是典型例子。在CFD中，分离点的预测精度至关重要，k-omega SST模型因其相对较好的分离预测能力而著称。边界层网格的质量（第一层单元高度y+、增长率）直接影响分离的预测，因此在OpenFOAM的blockMesh或Ansys Meshing中，边界层网格设置是最重要的任务之一。