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🛠️ y+ 計算器

專業免費的 y+ 計算器。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
0.9669 y+
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是 y+?

無因次壁面距離(寫作 y^+,讀作 y-plus)是計算流體力學(CFD)中極為關鍵的參數,用來描述紊流邊界層中第一層網格相對於黏性長度尺度的高度。透過 y^+,你可以判斷近壁網格究竟解析到了黏性次層、緩衝層,還是落在對數律區、必須仰賴壁面函數(wall function)。

如何使用這個計算器

請輸入流體密度 \rho、動力黏度 \mu、壁面剪應力 \tau_w,以及壁面到第一層網格中心的距離 y。本工具會先算出摩擦速度 u_\tau,再求得 y^+。一般建議:採用全解析(低雷諾數)模型時,目標 y^+ ≈ 1;若使用壁面函數,則約落在 30~300 之間較為理想。

公式說明

首先由壁面剪應力求得摩擦速度:

u_\tau = √(((\tau_w) ÷ (\rho)))

這個速度尺度可用來描述近壁紊流的特性。接著

y^+ = ((\rho u_\tau y) ÷ (\mu))

等於把實際距離 y 以黏性長度 \nu/u_\tau 加以無因次化,其中 \nu = \mu/\rho 為運動黏度。換句話說,也可寫成 y^+ = u_\tau y / \nu。

範例計算

以空氣為例,\rho = 1.225 \ kg/m^3、\mu = 1.81 × 10^{-5} \ Pa·s、\tau_w = 0.1 \ Pa、y = 5 × 10^{-5} \ m。則

u_\tau = √(((0.1) ÷ (1.225))) = 0.28571 \ m/s
y^+ = ((1.225 × 0.28571 × 5 × 10^{-5}) ÷ (1.81 × 10^{-5})) ≈ 0.967

由於目標是 y^+ ≈ 1,在此情況下,你的第一層網格位置已經相當理想。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

\(y^+\) 該設定多少才合適?
全解析模型(例如 k-ω SST 低雷諾數模型)約為 1;若採用標準壁面函數,則建議落在 30~300。
為什麼 \(y^+\) 是無因次的?
因為它是壁面距離除以黏性長度尺度 \(\nu/u_\tau\),單位互相抵消,自然成為無因次量。
如果不知道 \(\tau_w\) 怎麼辦?
可由表面摩擦係數估算:\(\tau_w = \tfrac{1}{2} \rho U^2 C_f\),其中 \(C_f\) 可採用經驗關係式,例如 \(0.058 \cdot Re^{-0.2}\)。