在 FloEFD中，Van Driest’s很多轮廓曲线被用于描述湍流边界层，并且两种方法(称为“双尺寸度壁面 函数”)已经被设计去拟合与主流区特性相关的流动边界层轮廓：
1、当近壁面网格的流体质量中心位于边界层内部，也就是物理流动边界层是厚的，
(相关资料图)
2、当近壁面网格的流体质量中心位于边界层外部，也就是物理流动边界层是薄的。
这两个方法可以让FloEFD克服传统CFD软件不得不在求解域内近壁面使用非常精细网格的限制，并且可以对所有几何体使用浸没边界网格。
FloEFD修正的经典k- ε湍流模型和FloEFD中作为Navier-Stokes方程边界条件的修正的Launder-Spalding壁面函数方法，Mentor Graphics 称之为“增强的湍流模型”(ETM)。
两种尺度的壁面函数—2SWF
在 FloEFD中两种尺度的壁面函数(2SWF)由两种联立边界层计算和主流区特性的方法组成：
1. 当δ> A . y, 厚边界层方法
2. 当δ≤A . y, 薄边界层方法
其中δ是边界层的厚度,y是从近壁面计算网格流体质心到壁面的距离，并且A ≥ 1是一个取决于流动条件的系数。
厚边界层方法
当流体边界层厚度δ> A . y 时，也就是近壁面计算网格的流体质心位于边界层的内部。并不是使用y, FloEFD 使用了无量纲的值y+。因为在 FloEFD中使用的计算网格总是一个浸没的边界非适体的笛卡尔网格，一些近壁面网格的y+可能是非常小的。因此，从边界层外部的湍流平衡区域到壁面相应无量纲距离是由Wilcox(1994)提出的实验数据分析所得到的，采用这种方法的FloEFD 对于Navier- Stokes方程获得动量，热流和湍流边界条件。
薄边界层方法
在薄边界层方法中，Prandtl边界层方程沿着垂直壁面方向积分(也就是沿着y 纵坐标)，从 0(在壁面)到边界层厚度δ被沿着近壁面流动迹线求解。如果边界是层流，这些方程在FloEFD 中采用一种基于Shvetz试探函数技术的逐次逼近法进行求解。如果边界层是湍流或过渡流(介于层流和湍流)，FloEFD使用一种通用化的方法，这种方法采用了Van Driest关于湍流边界层混合长度的假设。
流体通过凹凸表面的三维影响，也就是流体溢出，在FloEFD中会通过相应的对壁面曲线的修正来考虑。流动和边界层分离也通过一个特殊的方法来确定，在FloEFD中通过考虑近零壁面应力。等效的粗糙壁面粗糙度和在边界层的外部流动湍流通过修正壁面切向应力和流体进入壁面的热流的半经验系数来考虑。可压缩流体，湍流动能耗散和不同质量力通过相应的经验和半经验模型来考虑。
对 FloEFD进行 CFD湍流验证
一个典型的汽车外部空气动力学风洞测试是所谓的“Ahmed Body”(Lienhart，Stoots和 Becker 2000) ，它在前端有一个倒角，主体像一个盒子并且具有倾斜的后部。普通汽车具有40m/s的空气流速，汽车形体1,044mm长，389mm宽，288mm高，并且安装在一个1,870mm x 1,400截面积的风洞。汽车模型倾斜的222mm长的后部被以不同（35°和25）进行模拟。
在实验研究中汽车后部倾斜表面的角度为30°时，流体已经开始分离。基于汽车高度和来流速度的流动雷诺数等于Re=7.68x 。FloEFD在长度方向上使用了209个网格，高度方向上58个网格，宽度方向上78个网格去求解模拟汽车。
图a FloEFD对于汽车模型的计算网格a)后部25o倾角b)后部35o倾角
图b中显示了FloEFD计算的两种不同后部倾角情况下汽车前部，中间和后部的流动迹线和速度云图。图c和表格中对FloEFD计算的流速轮廓和形体阻力系数与实验结果(Lienhart, Stoots 和 Becker 2000) 进行了对比。在图b和图c中可以清楚的看到FloEFD计算的结果，当后部倾角为25°时，空气流动是贴附到汽车形体表面，但后部倾角是35°时，空气流动与汽车表面分离，并且计算的速度轮廓与实验数值非常接近。从表格中可以清楚的看到FloEFD计算的形体阻力系数与实验值有很好的一致性。
图b FloEFD计算的两种不同后部倾角情况下汽车前部，中间和后部的流动迹线和速度云图：a)后部25°倾角b)后部35°倾角
图c在汽车模型中间对称面上，FloEFD计算的25°和35°两种不同倾斜面角度条件下的速度和实验数据的对比
Table FloEFD计算的汽车阻力系数结果和风洞实验数据的对比(Lienhart,Stoots和Becker 2000)
总结
Mentor Graphics 的FloEFD 软件已经与很多CFD湍流案例进行对比，并且它具有独一无二双尺度壁面函数法和浸没边界笛卡尔网格的两方程k-模型可以模拟大范围的不可压和各项异性流动的空间层流，湍流和过渡流。即便网格的密度不同，边界层的求解在所有案例中也具有很好的一致性，并且确定壁面摩擦和在大范围雷诺数中从流体到壁面的热流也是非常出色。
关键词：
