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在计算流体力学（CFD）中由 y⁺ 表示的近壁分辨率是一个基本原则，直接反映了边界层在数值模拟中的表现方式。由于壁面剪应力、湍流产生和流动分离依赖于近壁处理，因此 y⁺ 的选择对风模拟中压力预测的准确性有决定性影响。因此，理解和控制 y⁺ 是获得可靠的表面压力和载荷相关结果的关键。y⁺ 决定了第一个计算单元在边界层内的位置，因此决定了如何建模壁面剪应力和近壁湍流。
这直接影响：
- 壁面剪应力
- 壁面的速度梯度
- 近壁湍流粘度
- 分离和再附着行为
- 压力恢复和压力分布，尤其是在不利的压力梯度下
因此，尽管压力不是直接从墙函数计算得出的，但它仍然受到近壁边界层建模的强烈影响。
🌬️ y⁺ 如何间接影响压力？
表面上的压力由近壁区域的动量平衡控制：
墙函数影响：
- 近壁速度分布
- 湍流应力
- 分离点位置
👉 如果壁面剪应力计算不准确，边界层和流动分离将被错误建模，结果表面压力将不可靠。
⚠️ 湍流模型误用导致的 y⁺ 错误的影响
下表显示了风模拟中压力结果如何依赖于湍流模型的选择和 y⁺ 分辨率。它们突显了尽管平均压力可能看似稳健，局部压力系数峰值却高度敏感于近壁建模，尤其是在不满足 y⁺ 要求时。提供的经验法则范围有助于评估基于压力的负载预测的可靠性。
表1：模型特定敏感性概述
| 湍流模型 | 典型 y+ 要求 | 压力敏感性 |
|---|---|---|
| 标准 k–ε | 30–300 | 附着流动中低，分离附近高 |
| SST k–ω | ≈1 | 如果粘性亚层未解析则高 |
| DDES | ≈1 | 中等到高 |
| LES | ≤1 | 违背时非常高 |
表 2：y+ 对平均和峰值压力预测的影响
| 湍流模型 | 推荐 y+ | 平均压力误差 | 局部峰值压力误差 |
|---|---|---|---|
| 标准 k–ε | 30–300 | 2–5%（附着流） | 5–15%（分离区） |
| SST k–ω | ≈ 1 | 5–10%（附着流） | 10–30%（分离区） |
| DDES | ≈ 1 | 5–15%（分离区） | 20–40%（边缘和再附着附近） |
| LES | ≤ 1 | 10–20%（分离区） | 30–50%（边缘和再附着附近） |
表 3：经验法则压力误差范围
| 情况 | 预期压力误差 |
|---|---|
| 正确 y | 3–5% |
| y+ 超出3倍 | 5–10% |
| y+ 超出10倍 | 10–25% |
| 分离区 | 可达30–40% |
| 局部峰值压力 | 可能超过50% |