2019-09-25 分类：胡言乱语
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本文描述RANS系列湍流模型对网格的需求。
注：本文内容译自Fluent UserGuide.
建议对所有可用的模型(Spalart-Allmaras、ε-equation和ω-equation)使用y+非敏感壁面处理。它提供了对Y+值最低敏感度的一致的壁面剪切应力和壁面传热预测。
当使用壁面函数（Wall Functions）时，应避免在近壁面区域使用过于细密的网格，一般建议在整个计算区域中保证y+>30。通常不推荐在计算过程中使用壁面函数，因为壁面函数不允许对近壁面网格进行系统的细化。
对于低雷诺数到中雷诺数(Re~1e4 - 1e6)的流动，使用壁面函数会引起较大的计算误差。此时若使用壁面函数，可使用Scalable Wall Functions（Scalable壁面函数）。该模型可以避免网格限制，允许在精细网格上使用。
网格生成对模型的精度有很大的影响。在生成高质量CFD计算网格时，需要考虑很多因素。从湍流模型的角度来看，沿剪切层法向方向至少存在不低于10层计算网格。若网格过于粗糙，则模型无法达到其标定的性能。特别是对于位置未知的自由剪切流动，划分计算网格更加麻烦。然而应该清楚，网格分辨率不足会导致模型性能下降。
对于有界壁面流动，强烈建议沿壁面法向采用结构网格（边界层网格）。结构网格部分应覆盖整个边界层并超出边界层厚度，避免限制边界层的增长。对于壁面边界层的高级湍流模型，如Spalart-Allmaras模型和SST模型，只有当边界层内包含至少10个或更多的结构网格(六面体或棱柱网格)时，才能为其模型提供改进的结果。此外，应确保棱柱层完全覆盖壁面边界层。注意，这些不是这些模型的具体要求，而是壁面边界层模拟的一般要求。
ε-based和ω-based模型提供的y+不敏感壁面处理方案，使模型对壁面网格的y+值相对不敏感。一般来说，更重要的是要保证边界层被足够的网格填充，然后才能达到一定的y+标准。然而，对于对壁面边界层精度要求较高的模拟(特别是传热预测)，建议采用y+~1的近壁面网格。在使用壁面函数时，必须避免y+值小于30的网格，因为在这种情况下，壁面剪切应力和壁面传热会严重恶化。因此，推荐使用y+-不敏感壁处理。
注：y+不敏感壁面模型包括 Enhanced Wall Treatment ε-Equation (EWT-ε), Menter-Lechner ε-Equation (ML-ε)以及k-w模型等
对于转捩模型，其网格分辨率要求比标准RANS模型更严格，因为转捩建模要求转捩位置上游的薄层流边界层的分辨率。因此，需要一个具有足够流分辨率的低re网格(y+<1)来精确地解析转捩区域。沿壁面法向网格膨胀比不应超过1.1。此外，在层流分离发生的区域，需要额外的网格细化，以正确捕捉由于分离气泡而产生的快速转捩。
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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文章名称：《胡言｜Fluent湍流模型II》
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