CFD網(wǎng)格的通俗介紹.doc

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1、CFD網(wǎng)格的分類，如果按照構(gòu)成形式分，可以分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化：只能有六面體一種網(wǎng)格單元，六面體顧名思義，也就是有六個(gè)面，但這里要區(qū)分一下六面體和長方體。長方體(也就是所有邊都是兩兩正交的六面體)是最理想完美的六面體網(wǎng)格。但如果邊邊不是正交，一般就說網(wǎng)格單元有扭曲(skewed).但絕大多數(shù)情況下，是不可能得到完全沒有扭曲的六面體網(wǎng)格的。一般用skewness來評估網(wǎng)格的質(zhì)量，sknewness=V/(a*b*c).這里V是網(wǎng)格的體積，a，b，c是六面體長，寬和斜邊。sknewness越接近1，網(wǎng)格質(zhì)量就越好

2、。很明顯對于長方體，sknewness=1.那些扭曲很厲害的網(wǎng)格，sknewness很小。一般說如果所有網(wǎng)格sknewness>0.1也就可以了。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是有分區(qū)的。簡單說就是每一個(gè)六面體單元是有它的坐標(biāo)的，這些坐標(biāo)用,分區(qū)號(hào)碼(B),I,J,K四個(gè)數(shù)字代表的。區(qū)和區(qū)之間有數(shù)據(jù)交換。比如一個(gè)單元，它的屬性是B=1,I=2,J=3,K=4。其實(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)化單元的概念就是CFD計(jì)算從物理空間到計(jì)算空間mapping的概念。I,J,K可以認(rèn)為是空間x,y,z在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的變量。三維網(wǎng)技術(shù)論壇!p9T0u2z+@,i

3、6c非機(jī)構(gòu)化：可以是多種形狀，四面體（也就三角的形狀），六面體，棱形。對任何網(wǎng)格，都是希望網(wǎng)格單元越規(guī)則越好，比如六面體希望是長方形，對于四面體，高質(zhì)量的四面體網(wǎng)格就是正四面體。sknewness的概念這里同樣適用，sknewness越小，網(wǎng)格形狀相比正方形或者正四面體就越扭曲。越接近1就越好。很明顯非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格也可以是六面體，但非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格沒有什么B,IJK的概念，他們就是充滿整個(gè)空間。對于復(fù)雜形狀，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格比較難以生成。主要是生成時(shí)候要建立拓?fù)?，拓?fù)涫莻€(gè)外來詞，英語是topology，所以不要試圖從字面

4、上來理解它的意思。其實(shí)拓?fù)渚褪侵敢环N有點(diǎn)和線組成的結(jié)構(gòu)。工人建房子，需要先搭房粱，立房柱子，然后再砌磚頭。拓?fù)淦鋵?shí)就是房子的結(jié)構(gòu)。這么理解拓?fù)浔容^容易些，以后認(rèn)識(shí)多了，就能徹底通了。生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的軟件gridgen,icem等等都是需要你去建立拓?fù)?，也就是結(jié)構(gòu)，然后軟件好根據(jù)你的機(jī)構(gòu)來建立網(wǎng)格，或者砌磚頭，呵呵。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成相對簡單，四面體網(wǎng)格基本就是簡單的填充。非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格生成還有些復(fù)雜的。但仍然比結(jié)構(gòu)化的建立拓?fù)浜唵味?。比如gambit的非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格是建立在從一個(gè)面到另外一個(gè)面掃描(swee

5、p)的基礎(chǔ)上的。Numeca公司的hexpress的非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格是用的一種吸附的方法。反正你還是要花點(diǎn)功夫。另外一點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可以直接應(yīng)與于各種非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的CFD軟件，比如你在gridgen里面生成了一個(gè)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，用fluent讀入就可以了。fluent是非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格CFD軟件，它會(huì)忽略那些結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)信息（也就是B,I,J,K)，當(dāng)成簡單的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格讀入。非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格就不能用在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的CFD求解器了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格仍然是CFD工程師的首選。非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格也還湊合，四面體網(wǎng)格我就不喜歡了

6、。數(shù)量多，計(jì)算慢，后處理難看。簡單說，如果非結(jié)構(gòu)化即快又好，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格早就被淘汰了?？偨Y(jié)一下，結(jié)構(gòu)化六面體：建立拓?fù)洌ㄋ熊浖ridgen,icem什么的都是一種拓?fù)涓拍?，界面不一樣罷了），生成網(wǎng)格非結(jié)構(gòu)化六面體：學(xué)習(xí)軟件，gambit用掃描方法，hexpress用吸附方法，按照步驟就行了。非結(jié)構(gòu)化四面體：簡單，看兩頁教程，搞定，就是簡單填充，沒什么技術(shù)含量！三維網(wǎng)技術(shù)論壇)z9F9N*`;y"I'l其他非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，棱形等等：學(xué)習(xí)軟件，按照步驟，很容易。不管用什么網(wǎng)格軟件，我們最好有比較扎實(shí)的CAD(pro/e

7、,solidworks,UG什么的)基礎(chǔ)。熟練的CAD技術(shù)太重要了。mesh*******************************************************************************結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有嚴(yán)格的有序性。網(wǎng)格的定位能夠用空間上的三個(gè)指標(biāo)i，j，k識(shí)別，且網(wǎng)格單元之間的拓?fù)溥B接關(guān)系是簡單的i，j，k遞增或遞減的關(guān)系，在計(jì)算過程中不需要存儲(chǔ)它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)流動(dòng)區(qū)域易于被結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格所剖分、流動(dòng)結(jié)構(gòu)不需要作自適應(yīng)處理時(shí)，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格仍被研究者樂于采用。非結(jié)構(gòu)

8、化網(wǎng)格是一種無規(guī)則隨機(jī)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格的定位只能用一維變量識(shí)別，網(wǎng)格的拓?fù)溥B接關(guān)系是無規(guī)則的，需要在網(wǎng)格生成過程中存儲(chǔ)網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這意味著非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對計(jì)算存儲(chǔ)需求量大。但利用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格易于剖分具有復(fù)雜邊界的流動(dòng)區(qū)域，且在計(jì)算過程中可以在流場變化劇烈的區(qū)域內(nèi)隨意加密網(wǎng)格，故非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格成為近十年以來計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。網(wǎng)格和單元的基本概念--