A simulação do fluxo perto da parede na camada limite é numericamente exigente, as propriedades viscosas do fluido prevalecem aqui e o perfil de velocidade é muito inclinado.
A velocidade na superfície do modelo é zero e continua a aumentar muito rapidamente (grandes gradientes de velocidade). Para captar 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 a um cálculo dependente de memória e tempo.
Por isso, na modelação CFD do perfil de velocidade na camada de contorno não é utilizada a aproximação por funções lineares por partes, mas sim funções não lineares (ver tabela imagem acima). As funções não lineares, ou funções de parede, permitem ter células de malha significativamente maiores na parede e ainda assim captar todas as propriedades do fluxo da camada limite. Para conhecer a forma da função de parede, é necessário conhecer a forma do perfil de velocidade real na camada limite, a qual foi obtida a partir de dados experimentais ou do método de análise de densidade (numérica direta), ver imagem abaixo, retirado da literatura [1].
As funções de parede (unidades de parede) são funções adimensionais que utilizamos para modelar a estrutura perfil de velocidade medido e tentar aproximá-lo o mais próximo possível, U+ e y+ são velocidade adimensional e distância adimensional à parede, informação mais detalhada sobre as funções da parede pode ser encontrada em Manual da ANSYS ou CFD Direct [2]. Damos as quantidades na forma adimensional para atingir 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, velocidade de atrito e 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 turbulenta, 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 3, de momento apenas está disponível para o cálculo de fluxo contínuo. O y+ é calculado a partir da distância da parede do modelo ao centro de gravidade da célula na primeira camada de células de malha à volta do modelo, o valor y+ pode então ser apresentado e verificado nas células do modelo.
Para ver y+ tem de ativar "Resultados na malha computacional" em "Editar barra – Simulação":
Depois, pode encontrar esta quantidade na janela Mesh Inspector, onde pode utilizar o rato para visualizar y+ nas células do modelo.
