適用版本：STAR-CCM+

(資料圖片僅供參考)

Siemens STAR-CCM+是一款集成的多學科三維CFD仿真軟件，采用最先進的連續介質力學數值技術開發，該軟件在解決與多物理和復雜幾何形狀相關的問題方面擁有無可比擬的優勢，可與用戶現有的工程流程兼容，幫助用戶實現模擬工作流的全自動化。

粗糙度效應是各工程應用程序中的一個嚴重問題。即使很小的表面缺陷也可能會在速度場中產生明顯干擾，并更改流行為，從而影響產品的性能。在大多數情況下，粗糙度結構過小而無法由網格求解。因此，使用壁面粗糙度模型。

通常，通過將內邊界層的對數層靠近壁面來對壁面粗糙度效應建模。在速度的壁面函數和溫度的壁面函數中減小系數 E 可以體現這一效應：

圖1 u+與y+關系圖

如附圖所示，當將粗糙度參數 R+ 設為較大值時，對數分布不會與子層中的假定線性分布相交。如果此事件在完全粗糙的區域中發生 —即當 R+ > R rough ，其中 R rough是對應于完全粗糙表面的粗糙度參數，是沒有問題，因為子層不相關。如果這些曲線不與過渡粗糙度區域相交—即當 R smooth

粗糙度參數 R+ 定義為：

其中：

r 是等效的砂粒粗糙度高度和模型系數。

ρ 為密度。

u* 是速度比例。

μ 為動力粘度。

對于粗糙壁面，Elliptic Blending all-y+ 壁面處理為速度和溫度使用特定的壁面函數。此外，在近壁網格單元中施加湍流耗散的特定值。

對于速度的混合壁面函數，要在粗糙壁面的情況下描述無量綱速度 u+ 的分布，橢圓混合模型使用名為原點位移的方法。在Reichardt 定律修正中，原點位移方法與混合壁面函數結合使用，如下所示：

對于溫度的混合壁面函數，溫度的壁面處理也使用原點位移方法。無量綱溫度 T+ 的分布定義如下：

對于粗壁面，K-Omega 模型對壁面旁的網格單元施加比耗散率 ω的特定值。ω的公式取決于壁面處理，并計算為壁面粗糙度的函數，如 Wilcox所述：

總之，在我們進行CFD仿真時，怎么選擇模型，怎么調整參數，在通常情況下，從數值理論來找根據，這樣的模擬結果更可行，模擬也更高效。