CFD仿真散记
边界层理论与仿真实践
理论方面
在已知现实中，不存在无粘性的流体。流体的粘性和壁面无滑移（归纳总结得出，且广泛证实）导致了边界层的形成。
边界层分为粘性子层、缓冲层和对数层，对数层之外是主流区。边界层在厚度方向上的速度和温度梯度很大，必须做精细的考虑。
仿真实践
求解边界层的方法包括壁面函数和数值求解，前者是将边界层的流动建模为一组壁面函数，而非进行精细的数值求解，后者是对边界层区域进行网格划分，然后求解相应的控制方程。在工程实践中，面对很多大尺寸的装备，不直接求解边界层往往是更好的选择。
无论是哪种仿真方法，都需要对壁面附近的网格做专门的考虑。具体包括第一层网格厚度、网格层数、网格生长比。
在确定第一层网格厚度时，关注的是将壁面y+值尽可能地控制在物理模型的要求范围之内，比如针对STARCCM+仿真软件中的可实现k-e模型结合双层全y+模型，需要将第一层网格的形心置于粘性子层和对数区均可。
缓冲层内没有专门的数学模型，目前主要是采用混合函数连接粘性子层和对数层，从而建立平滑过渡。由于这种局限性，任何壁面函数模型都与真实DNS结果存在偏差。为此，要尽量避免第一层网格置于缓冲层。
第一层网格厚度确定的工作流
- 1.创建初始试验网格（基于y+估计或经验）
- 2.运行仿真，查看y+
- 3.查看y+是否合理
- 全y+或者两层y+方法，要求y+<1,或y+>30，确保尽可能少的近壁单元质心位于缓冲层内（5~30），
- 高y+，要求y+>30，较少的单元具有较低的y+值也可以接受（尤其是，边界层分离和停滞的位置）
- 低y+，要求y+<1,部分边界表面y+>1也是可以接受的，只要不小于5即可（即处于粘性子层）