Symulacja przepływu w pobliżu ściany w warstwie przyściennej jest wymagająca pod względem numerycznym, panują tutaj właściwości lepkie płynu, a profil prędkości jest bardzo stromy.
Prędkość na powierzchni modelu wynosi zero i nadal bardzo szybko rośnie (duże gradienty prędkości). Aby uchwycić te duże gradienty prędkości w obliczeniach CFD, potrzebne jest bardzo drobne oczko w pobliżu ściany, ale prowadzi to do dużego oczka i czasochłonnych obliczeń.
Dlatego w modelowaniu CFD profilu prędkości w warstwie przyściennej nie stosuje się aproksymacji funkcją odcinkowo liniową, ale funkcje nieliniowe (patrz image powyżej). Funkcje nieliniowe, inaczej funkcje ścian, pozwalają nam na posiadanie znacznie większych komórek siatki na ścianie i nadal uwzględniają wszystkie właściwości przepływu warstwy granicznej. Aby poznać kształt funkcji ściany, musimy znać kształt profilu prędkości rzeczywistej w warstwie przyściennej, który można uzyskać w wyniku eksperymentu lub w systemie DNS (Direct Numerical Simulation), patrz obraz poniżej, pobrany z literatury [1].
Funkcje ściany (jednostki ściany) są funkcjami bezwymiarowymi, których używamy do modelowania profilu zmierzonej prędkości i staramy się go możliwie jak najbardziej aproksymować, U+ i y+ są bezwymiarową prędkością i bezwymiarową odległością od ściany, bardziej szczegółowe informacje na temat funkcji ściany można znaleźć w Podręcznik ANSYS lub CFD Direct [2]. Ilości podajemy w postaci bezwymiarowej, aby w naszych obliczeniach CFD uzyskać prawidłowy rozwój warstwy granicznej, niezależnie od warunków swobodnego przepływu, kształtu i wymiarów geometrii. Metryka bezwymiarowa (odległość) y+ podaje odległość od ściany w warstwie przyściennej, wyskalowaną zgodnie z parametrami przepływu, prędkością tarcia i lepkością, i wyraża się wzorem:
| ρ to | Gęstość cieczy (przepływ jednorodny i nieściśliwy) |
| y | Odległość normalnej do ściany |
| t0 | Grubość ściany przekroju pasa |
| t0 | Grubość ściany przekroju pasa |
Prędkość tarcia uτ może być oparta na naprężeniu ścinającym w ścianie lub turbulentnej energii kinetycznej, w naszym przypadku jest oparta na naprężeniu ścinającym w ścianie i jest dana wzorem:
| W[LinkToImage09] | Wskaźnik sprężystości przekroju pasa |
| θ2 | Zamknięty kąt pomiędzy rozpórką 2 a prętem pasa |
Bezwymiarowa odległość, inaczej odległość od ściany, w RWIND 2 jest obecnie dostępna tylko dla obliczeń stałego przepływu. Wartość y+ jest obliczana na podstawie odległości od ściany modelu y do środka ciężkości komórki w pierwszej warstwie komórek siatki wokół modelu. Wartość y+ może być następnie wyświetlana i sprawdzana w komórkach modelu.
Aby wyświetlić y+, należy aktywować "Wyniki na siatce obliczeniowej" w "Pasku edycyjnym - Symulacja":
Wartość tę można następnie znaleźć w oknie Mesh Inspector, w którym za pomocą myszy można wyświetlić y+ na komórkach modelu.
