Simulace proudění u stěny v mezní vrstvě je numericky náročná, převažují zde viskózní vlastnosti kapaliny a rychlostní profil je velmi strmý.
Rychlost na povrchu modelu je nulová a velmi rychle roste (velké gradienty rychlosti). Aby bylo možné zachytit tyto velké gradienty rychlosti v CFD výpočtu, je zapotřebí velmi jemná síť v blízkosti stěny, což však vede k velké síti a paměťově a časově náročnému výpočtu.
Proto se při CFD modelování rychlostního profilu v mezní hladině nepoužívá aproximace po částech lineární funkcí, ale nelineární funkce (viz obrázek výše). Nelineární funkce, neboli stěnové funkce, nám umožňují mít výrazně větší buňky sítě u stěny a přitom zachytit všechny vlastnosti proudění mezní vrstvy. Abychom mohli znát tvar stěnové funkce, potřebujeme znát tvar skutečného rychlostního profilu v mezní vrstvě, který získáme buď z experimentu, nebo z DNS (Přímá numerická simulace), viz obrázek níže, převzatý z literature [1].
Stěnové funkce (stěnové jednotky) jsou bezrozměrné funkce, pomocí kterých modelujeme změřený rychlostní profil a snažíme se jej co nejvíce aproximovat, U+ a y+ jsou bezrozměrná rychlost a bezrozměrná vzdálenost od zdi, podrobnější informace o funkcích stěny najdete v ANSYS Manual nebo CFD Direct [2]. Veličiny udáváme v bezrozměrném tvaru, abychom v našem CFD výpočtu dosáhli správného vývoje mezní vrstvy nezávisle na podmínkách proudění, tvaru a rozměrech geometrie. Bezrozměrná metrika (vzdálenost) y+ udává vzdálenost od stěny v mezní vrstvě v měřítku podle parametrů proudění, třecí rychlosti a viskozity a je dána vzorcem:
| ρ ... | Hustota kapaliny (homogenní a nestlačitelné proudění) |
| y | Vzdálenost normály ke stěně |
| uτ | Třecí rychlost |
| μ | Dynamická viskozita kapaliny |
Třecí rychlost uτ může vycházet ze smykového napětí ve stěně nebo z kinetické energie turbulence, v našem případě ze smykového napětí ve stěně a je dána rovnicí:
Bezrozměrná vzdálenost neboli vzdálenost od stěny v programu RWIND 2 je prozatím k dispozici pouze pro výpočet Stabilní proudění. Hodnota y+ se spočítá ze vzdálenosti y od stěny modelu k těžišti buňky v první vrstvě buněk sítě okolo modelu, hodnotu y+ pak lze zobrazit a zkontrolovat na buňkách modelu.
Pro zobrazení y+ je třeba v "Editační liště - Simulace" aktivovat "Výsledky na výpočetní síti":
Tuto veličinu pak najdete v okně Mesh Inspector, kde lze pomocí myši zobrazit y+ na buňkách modelu.
