【干货】FLUENT中壁面函数和近壁面模型

所有壁面函数（除scalable壁面函数外）的最主要缺点在于：沿壁面法向细化网格时，会导致数值结果恶化。当y+小于15时，将会在壁面剪切力及热传递方面逐渐导致产生无界错误。然而这是若干年前的工业标准，如今ANSYS FLUENT采取了措施提供了更高级的壁面格式，以允许网格细化而不产生结果恶化。而y+无关的格式是默认的基于w方程的低湍流模型，其采用网格求解的方式计算近壁面粘性区域。对于基于epsilon方程的模型，增强壁面函数（EWT）提供了相同的功能。这一选项同样是SA模型所默认的，该选项允许用户使其模型与近壁面y+求解无关。

只有当所有的边界层求解都达到要求了才可能获得高质量的壁面边界层数值计算结果。这一要求比单纯的几个Y+值达到要求更重要。

使用近壁模型法时，覆盖边界层的最小网格数量在 10层左右，最好能达到20层。还有一点需要注意的是，提高边界层求解常常可以取得稳健的数值计算结果，因为只需要细化壁面法向方向网格。对于非结构网格，建议划分10~20层棱柱层网格以提高壁面边界层的预测精度。棱柱层厚度应当被设计为保证有15层或更多网格节点。另外，棱柱层大于边界层厚度是必要的，否则棱柱层会限制边界层的增长。这可以在获得计算结果后，通过查看边界层中心的最大湍流粘度，该值提供了边界层的厚度（最大值的两倍位置即边界层的边）。

一些建议：（1）对于epsilon方程，使用enhanced壁面函数。（2）若壁面函数有助于epsilon方程，则可以使用scalable壁面函数。（3）对于基于w方程的模型，使用默认的增强壁面函数。（4）SA模型，使用增强壁面处理。

1、Standard wall functions

ANSYS FLUENT中的标准壁面函数是基于launder与spalding的工作，在工业上有广泛的应用。

对于标准壁面函数法，在划分网格时，把第一个内节点P布置到对数分布律成立的范围内，即配置到旺盛湍流区域。通常，在y+>30~60的区域，平均速度满足对数率分布。在FLUENT程序中，这一条件改变为y+>11.225。当网格y+