yプラスについて

[Sakuma]

OpenFOAM初心者のsakumaです。

blockMesh，snappyHexMeshのみを利用して計算用のメッシュ作成をしています。
境界層の設定には，snappyHexMeshのコントロールで，addLayersControlsの layers
にあるnSurfaceLayersで境界層の層数を設定しています。

計算にはRANS系の乱流モデルを利用しており，境界層数の差によるyプラスの差を見
ようと，境界層を1層と5層を設定した場合のyプラスを見ますと，差がほとんどありませんでした。

1層を設定した場合でyMIN=0.000584995 yMAX=41.6403 yAVERAGE=2.99222

5層を設定した場合でyMIN=0.000530857 yMAX=44.9274 yAVERAGE=2.90856

境界層数が異なってもこのようになる理由はどんな所にあるのでしょうか。

また壁関数を利用したRANSモデルではyプラスは30～100が良いと言われているようですが,こ
の範囲にメッシュを設定するには，どのようにsnappyHexMeshを設定すれば良いのでしょうか。

よろしくお願いいたします。

[ohbuchi]

y+は壁面第１セルのサイズで決まるので、レイヤ数を変えても変わらないと
思います。minThickness を小さくしてみたらどうでしょうか？
もちろん、レイヤ数が多少あって、内部セルとのサイズ比があまり大きくならない
様にすることは精度上重要ですが。

また、メッシュを切る前にy+を正しく見積もるのは難しいと思います。管内流の
様に壁面速度勾配が既知であれば別ですが。
適当なサイズで一度計算し、y+を確認し、再度メッシュを切り直すしかないと
思います。

[Sakuma]

OpenFOAM初心者のsakumaです。

　アドバイスをありがとうございます。

　snappyHexMeshDictのminThicknessを変更してみました。
前回はデフォルトの0.1のままで，今回は0.25として計算しますと，

　yMIN=0.000584995 ，yMAX=41.6403，yAVERAGE=2.99222から

　yMIN= 0.00167264 ，yMAX= 75.3373，yAVERAGE= 3.21242

に変わりました。

　このy+ですが，実際の製品形状のような複雑なものになりますと，円管流れや，
バックステップ流れのようにy+を制御してメッシュを作成する事は困難かと思います。

　そうなった場合，計算した結果でy+が一般に言われる30～100に入らなかった部分
での計算値は精度が悪いという事になるのでしょうか。y+に使い方があまり良く分から
ないため，実際の解析での指針はどのように考えればよいのでしょうか。

[ohbuchi]

こんばんは。
壁関数を使う場合、y+が大きすぎると（また逆に小さすぎても）正しい壁面摩擦
応力を評価できなくなるため精度が悪くなります。

しかし、レイノルズ数が高く十分発達した乱流ではy+が数千のオーダまで
壁法則が成立することもありますので、y+<100にあまりこだわる必要もない
かも知れません。ちなみに、Fluentのマニュアルには300以内とあります。

また、壁噴流の様な変曲点をもつ速度分布ではそもそも壁法則が成立しない
ため、実際の複雑な流れで全ての壁面で壁法則が正しいとも言えません。

結局、y+～１まで細かく切って、LESもしくは低Re数モデルを使うのが良いと
いうことになります。

私の場合、実際にはそこまで切れないことが多いため、重要な部分は細かく
する努力はしますが、それ以外の部分ではy+数百程度で妥協しています。

[Sakuma]

OpenFOAM初心者のsakumaです。アドバイスをありがとうございます。

構造解析のように応力集中部では細かく，それ以外では粗くといった感じでしょうか。
チュートリアルにあるバックステップ流れや，良くある円管等の流れでは，壁面の平行
に流れが発生しているので，y+が一般に推奨される範囲でのメッシュ作成が可能と思
いますが，実際ではなかなか推奨されえる範囲にy+を入れる事が難しくどのように考
えたら良いか困っていました。

ご説明を頂きありがとうございました。