y+ — CAE用语解释
y+
查看CFD结果时出现"y+超出壁函数范围"的警告,请问y+是什么?
y+是壁面距离的无量纲值,是判断壁面附近网格是否适合湍流模型的最重要指标。定义式如下。
$$ y^+ = \frac{y \, u_\tau}{\nu} $$
定义
y是壁面距离,u_tau是摩擦速度。那么y+的值会改变什么呢?
壁面附近的流动分为3个层。y+ < 5为粘性底层,粘性起主导作用。5 < y+ < 30为缓冲层,粘性和湍流混合的过渡区域。y+ > 30为对数层,对数律成立。使用壁函数时,第一层单元的y+应为30~300;使用低雷诺数模型(壁面分辨型)时,y+应约为1。
流体解析的作用
在网格划分阶段如何估算y+的目标值?解析前摩擦速度无法预知。
CFD中使用经验式预估第一层单元高度。从平板摩擦系数相关式 Cf = 0.058*Re^(-0.2) 等估算壁面剪应力,反演得到目标y+对应的第一层单元高度。对于10m/s的空气流,通常在0.01~0.1mm左右。
第一个单元落在缓冲层(5 < y+ < 30)就不好了吧?
完全正确。缓冲层是粘性底层线性律和对数律都不适用的过渡区域,无论用哪个模型近似误差都较大。使用壁函数时y+要确保≥30,使用壁面分辨型时y+要确保≤1,这是基本原则。
相关术语
请介绍y+的相关术语。
解析后可以在后处理中查看y+分布,找出超范围的地方然后修改网格就行吧。
完全正确。在壁面上显示y+的等值线图,检查是否有超范围的红色区域,这是CFD工程师的基本操作。特别是在曲率大的位置和分离点附近y+容易急剧变化,需要特别注意。
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"能否更高效地进行y+分析?"——我们倾听实务工作人员的声音,致力于改进现有工作流程的次世代CAE项目。具体功能暂未公开,但会定期发布开发进展。
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