轉(zhuǎn)載：結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的區(qū)別

2017-01-15 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

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(zhǎng)方體。長(zhǎng)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(shuō)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(méi)有扭曲的六面體網(wǎng)格的。一般用skewness來(lái)評(píng)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(zhǎng),寬和斜邊。

sknewness越接近1,網(wǎng)格質(zhì)量就越好。很明顯對(duì)于長(zhǎng)方體,sknewness=1. 那些扭曲很厲害的網(wǎng)格,sknewness很小。一般說(shuō)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(jiǎn)單說(shuō)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。

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(duì)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(zhǎng)方形,對(duì)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(méi)有什么B,IJK的概念,他們就是充滿整個(gè)空間。

對(duì)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(lái)詞,英語(yǔ)是topology,所以不要試圖從字面上來(lái)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(lái)建立網(wǎng)格,或者砌磚頭。

非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成相對(duì)簡(jiǎn)單,四面體網(wǎng)格基本就是簡(jiǎn)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?jiǎn)單多。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(sweep)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(jiǎn)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。數(shù)量多,計(jì)算慢,后處理難看。簡(jiǎn)單說(shuō),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。

總結(jié)一下, 結(jié)構(gòu)化六面體:建立拓?fù)?所有軟件gridgen,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(jiǎn)單,看兩頁(yè)教程,搞定,就是簡(jiǎn)單填充,沒(méi)什么技術(shù)含量! 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, solidworks, UG什么的)基礎(chǔ)。熟練的CAD技術(shù)太重要了。另外,有的地方sknewness的定義是(a*b*c)/V,所以大家注意數(shù)字的變化,但概念是一樣的

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