DES边界条件
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Hi,
用不用壁面函数和是否使用DES无关,而是取决于你的y+。
对于 $y^+ \sim 1$,推荐使用以下边界条件:
$k_{wall} = 0$
$\omega_{wall} = $ omegaWallFunction
$\nu_t|_{wall} = 0$对于 $y^+ \gg 1$,推荐使用以下边界条件:
$k_{wall}=$ kqRWallFunction
$\omega_{wall}=$ omegaWallFunction
$k_{wall}=$ nutUSpaldingWallFunction 或 nutUWallFunction ($y^+ > 30$)另外,omegaWallFunction 在 OpenFOAM-3.0.0 之前(没记错的话)是不能用在LESModel(包括DES)上的,因此如果想在 LESModel 中使用 omegaWallFunction 需要升级到 OpenFOAM-3.0.0 以上。
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k-w方程是低雷诺数方程,本身不需要壁面函数
严格来说,应该是 $k-\omega$ 方程可以一直算到 $y^+<1$,但是,$k-\omega$ 方程也可以结合壁函数来算$y^+>30$ 的网格。相比之下,标准$k-\varepsilon$模型的$\varepsilon$ 方程则只在log-law region之外才严格有效,不可直接用来算很小 $y^+$ 的网格。
OF 里面的那些湍流壁面边界条件,有一点容易引起误解的是他所有的名字都带 wallFunction,而大部分人看到 wall function,想到的都是标准壁函数,也就是 log-law region的 $U^+=\frac{1}{\kappa}\ln(Ey^+)$ 以及层流底层的 $U^+=y^+$ 。 实际情况下原比这个复杂,因为很难保证整个region 都满足 $y^+ > 30$ 或者 $y^+<1$,所以,对于实际问题,湍流模型的壁面处理需要考虑如何处理$1<y^+<30$ 的区域。文献中有很多相关的研究,openfoam 的 omegaWallFunction 其实就是一种,里面构造了一个blending function 把适合 $y^+ > 30$和 $y^+<1$的 omega 公式blend一下,来让omega 在任意 $y^+$ 下都能算出来一个相对合理的值。
所以,OF 里面那些 wallFunction 的边界,可以理解为定义多种不同的 wallTreatment 方式,具体怎么用,需要结合着实际情况来。2 楼提到的就是一种常见的用法。文献中壁面处理的方式太多太多了。。。至于 $\omega_{wall}$ 指定为零梯度或者固定值,这种做法不太合理。因为 $\omega$ 在壁面附近需要满足某种渐近特性(asymptotic),零梯度或者固定值都不满足这个条件,虽然可以可以算出来结果,但是不太符合物理。