湍流模拟中网格选择与近壁面策略详解

湍流流动模拟在ANSYS Fluent中的关键在于网格的精细度和适应性，尤其是在处理复杂流动情况时。在10.9章节中，作者着重讨论了网格选择对于模拟湍流流动的重要性，因为湍流度的变化直接影响到数值结果的准确性和稳定性。湍流流动对网格的敏感性高于其他类型的流动，特别是在存在强烈剪切层和快速变化的平均流动区域，这时需要确保网格足够精细以捕捉这些动态行为。 为了评估网格质量，Fluent提供了+y, *y 和 rRe 这些参数，它们反映网格在壁面附近的细化程度。+y 和 *y 是衡量网格与壁面距离的壁面单位，而 rRe 可能是反映湍流雷诺数的参数，用于评估网格对湍流模拟的适应性。然而，这些值并非固定不变的几何尺寸，而是根据实际的解决方案调整的。例如，即使网格数量增加，壁面附近的+y 值也不一定成比例缩小。 在近壁面区域，网格策略的选择取决于使用的壁面函数选项。10.9.1节和10.9.2节具体阐述了如何针对壁面函数设置合适的网格，这包括考虑对数壁面规则的有效范围，通常在+y 介于30到60之间。尽管当+y 大于225.11时，FLuent会切换到线性规则，但依然推荐避免在壁面附近过于密集的网格，因为这可能导致壁面函数在粘性亚层的失效。 网格自适应是另一种优化方法，尤其是对于湍流流动模拟，它允许根据计算需求动态调整网格密度，确保关键区域的精度。Fluent的23章网格自适应功能可以帮助用户在节省计算资源的同时提高模拟效果。 湍流流动模拟在Fluent中是一项细致的工作，需要对网格设计有深入理解，并结合具体的湍流模型和边界条件进行优化。通过掌握这些技巧，用户可以更有效地模拟复杂的湍流流动现象，获得更准确的结果。