本章内容在编写之初想法很简单，只是想告诉大家在软件里面怎么操作生成边界层，但是写的过程中又有了新的想法。

本章节主要包含以下内容：

1.什么是边界层；

2.什么是y+;

3.边界层数对流速和流阻的影响.                                           

先借用ccm+ tutorial文件里面的一段原文来解释一下在流动的求解过程中为什么要引入边界层网格。

插一句题外话，大家在学习软件的时候，不管是结构仿真软件的学习还是流体仿真或者工艺仿真、物流仿真等，在最初入门的时候都可以借助软件自带的算例和帮助文件，可以很好的完成入门。

原文描述很详细，简单翻译划线的一小段。

“速度和温度的梯度在湍流边界层的粘性底层里变化非常剧烈，一个粗糙的网格很难表达这种梯度变化。对于低雷诺数流动（y+ ~ 1）可以直接使用边界层来求解粘性底层。换而言之，当求解y+>30的高y+壁面函数，则需要使用尺寸更大一些的网格。”同时设置壁面函数和边界层的目的和意义就是简化模型，使求解更加准确和收敛。

1什么是边界层

黏性流体流经固体边壁时，在壁面附近形成的流速梯度明显的流动薄层，叫做边界层。大家都知道，流体通常都具有一定的粘度，而液体的流动过程除了受惯性的影响，粘性产生的影响也非常大，边界层内的流态由于受到粘性和惯性的作用，由贴近壁面的层流过渡为中心位置的湍流。

边界层厚度（Boundary-layer thickness）

指从边界层壁面开始，到沿着壁面切向的流动速度达到自由来流速度的99%的位置的垂直于壁面的高度。

边界层很薄，一般都是毫米~微米级，因此，若采用划分网格进而利用数值方法求解的话，势必会大大增加计算网格的数量，从而急剧增加计算工作量。现有的商用CFD仿真软件，为了更准确快捷的求解接近壁面位置的流体，大多建立了壁面函数的概念。用壁面函数来描述接近壁面位置的流动，用湍流模型描述中心充分发展区域的流体运动。

2.什么是y+

壁面y+

一个指代无量纲壁面距离的函数。

Y+的计算公式为

公式当中：u是流体的速度；

y是第一层网格中心位置距离壁面的距离；

ν是流体的运动粘度。

一般来说，对于高雷诺数模型（如k-Epsilon模型、雷诺应力模型等），需要满足，一般以接近30为佳。对于低雷诺数模型（如k-w模型，SA模型，LES等），需要满足，以接近于1为佳。微小粒子、液滴或气泡在黏性流体中的缓慢运动，其雷诺数为1附近，甚至接近于0，Lissaman提到在航空领域10的4次方到10的6次方之间为低雷诺数。

对于圆管流动，从层流过渡到湍流的雷诺数大致在2000～4000左右。但是需要注意的是，这个值与流动的状态和条件有很大关系，只能作为一个大致的范围估计。

雷诺数（Reynolds number）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。

1883年英国人雷诺(O.Reynolds)观察了流体在圆管内的流动，首先指出，流体的流动形态除了与流速(ω)有关外，还与管径(d)、流体的粘度(μ)、流体的密度(ρ)这3个因素有关。

Re=ρvL/μ

ρ、μ为流体密度和动力粘性系数

v、L为流场的特征速度和特征长度

雷诺数物理上表示惯性力和粘性力量级的比，雷诺数较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。

通过y+值是否符合定义的壁面函数来判断，边界层网格尺寸和层数的定义是否合理。

pointwise的y+计算工具网址为：

http://www.pointwise.com/yplus/

打开后如下图所示，输入速度、密度、粘度、特征尺寸以及Y+，网页会计算出第一层网格高度与雷诺数。

3.边界层数对流速和流阻的影响

以一段S形状管为例进行边界层对流速流阻影响的探讨。管路直径Ф20mm，长度188mm，入口流量10L/min。

网格尺寸和边界层高度直接影响流阻，边界层数增加，y+减小，流阻增加，可见在做边界层时并不是层数越多，尺寸越小越好，合适最好，先考察流动状态，选择合适的湍流模型，针对对应的壁面函数判断y+是否合理，进而确定网格是否合理，本次算例中，通过雷诺数判断，第一层边界层高度最好在0.9mm左右。