A simulação do fluxo próximo da parede na camada limite é numericamente exigente, as propriedades viscosas do fluido prevalecem aqui e o perfil de velocidades é muito acentuado.
A velocidade na superfície do modelo é zero e continua a aumentar muito rapidamente (grandes gradientes de velocidade). Para capturar estes grandes gradientes de velocidade num cálculo CFD, é necessária uma malha muito fina perto da parede, mas isso leva a uma malha grande e um cálculo demorado e demorado.
Por isso, na modelação CFD do perfil de velocidades na camada limite, a aproximação pela função linear por partes não é utilizada, mas são utilizadas funções não lineares (ver a imagem acima). As funções não lineares, ou funções de parede, permitem-nos ter células da malha significativamente maiores na parede e ainda assim capturar todas as propriedades do fluxo da camada limite. Para conhecer a forma da função de parede, precisamos de conhecer a forma do perfil de velocidades real na camada limite, que é obtida a partir da experiência ou de um DNS (Direct Numerical Simulation), ver a abaixo, retirada da literatura [1].
As funções de parede (unidades de parede) são funções adimensionais que usamos para modelar o perfil de velocidade medido e tentar aproximá-lo o mais próximo possível, U+ e y+ são velocidade adimensional e distância adimensional de sobre a parede, informações mais detalhadas sobre as funções da parede podem ser encontradas no Manual ANSYS ou CFD Direct [2]. Apresentamos as quantidades de forma adimensional para obter o desenvolvimento correto da camada limite no nosso cálculo CFD, independentemente das condições de fluxo livre, da forma e das dimensões da geometria. A métrica adimensional (distância) y+ dá a distância à parede na camada limite, escalada de acordo com os parâmetros de fluxo, a velocidade de atrito e a viscosidade, e é dada pela fórmula:
| ρ é | Densidade do fluido (fluxo homogéneo e incompressível) |
| y | Distância da normal à parede |
| Uτ | Velocidade de atrito |
| μ | Viscosidade dinâmica do fluido |
A velocidade de atrito uτ pode ser baseada na tensão de corte da parede ou na energia cinética de turbulência, no nosso caso, é baseada na tensão de corte da parede e é dada pela Eq:
A distância adimensional também conhecida como distância da parede no RWIND 2 por enquanto só está disponível para o cálculo de Fluxo estável. O y+ é calculado a partir da distância da parede do modelo y ao centro de gravidade da célula na primeira camada de células da malha à volta do modelo, o valor de y+ pode depois ser apresentado e verificado nas células do modelo.
Para ver y+, tem de ativar "Resultados na malha computacional" na "Barra de edição – Simulation":
Depois, encontre essa quantidade na janela Inspetor de malha e use o mouse para ver y+ nas células do modelo.
