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基于网格划分的计算流体力学模拟研究在工程领域，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）已成为一种常见的分析工具，主要用于模拟流体的运动和相应变化，对工程设计和制造等过程进行优化和改进。
在CFD模拟中，网格划分是非常关键的一个环节，它决定了模拟结果的准确性和计算效率。
本文将重点探讨基于网格划分的CFD模拟，并对其研究意义和应用前景进行深入阐述。
1、CFD模拟的基本原理CFD模拟是一种基于数值方法的分析技术，它通过数值模拟来解决流体力学问题。
CFD模拟的基本原理是将流体运动的方程通过数值离散化的方法，转化为一个求解差分方程组的计算问题。
通常采用有限元、有限体积或有限差分等数值方法，将物理问题转化为离散的数值问题。
CFD模拟的基本步骤包括：建立模型、离散化、求解数值方法、结果后处理等。
2、网格划分在CFD模拟中的重要性CFD模拟的计算精度和计算效率都与网格划分有关。
网格划分影响着模拟结果的精度和计算速度，目前工程领域中常用的网格划分方法主要包括结构化网格和非结构化网格两种。
结构化网格是一种规则网格划分方法，具有较高的计算效率和精度，适用于处理简单的几何形状。
非结构化网格则是一种给定形状的无规则网格划分方法，适用于复杂的几何形状。
非结构化网格的精度较高，但计算效率被约束。
根据不同的工程需求和实际问题，选择合适的网格划分方法是为了获得最优的计算精度和计算效率。
3、基于网格划分的CFD模拟研究应用场景在工程领域，CFD模拟广泛应用于飞行器、汽车、船舶、建筑等领域中的气体和流体流动分析。
其中，航空航天领域是CFD模拟的重要应用领域之一，飞行器的气动力学分析、热力学分析和马赫数相关分析等都需要CFD模拟的支持。
另外，在汽车、船舶领域中，CFD模拟也发挥着重要作用，例如汽车外形优化、飞跃撞波的分析等。
4、CFD模拟研究的发展趋势和前景展望随着科技的发展，CFD模拟技术得到了广泛的研究和应用。
CFD网格的分类,如果按照构成形式分,可以分为结构化和非结构化结构化:只能有六面体一种网格单元,六面体顾名思义,也就是有六个面,但这里要区分一下六面体和长方体。
长方体(也就是所有边都是两两正交的六面体)是最理想完美的六面体网格。
但如果边边不是正交,一般就说网格单元有扭曲(skewed).但绝大多数情况下,是不可能得到完全没有扭曲的六面体网格的。
一般用skewness 来评估网格的质量, sknewness=V/(a*b*c).这里V是网格的体积,a,b,c是六面体长,宽和斜边。
sknewness越接近1,网格质量就越好。
很明显对于长方体,sknewness=1.那些扭曲很厉害的网格, sknewness很小。
一般说如果所有网格sknewness>0.1也就可以了。
结构化网格是有分区的。
简单说就是每一个六面体单元是有它的坐标的,这些坐标用,分区号码(B),I,J,K四个数字代表的。
区和区之间有数据交换。
比如一个单元,它的属性是B=1, I=2,J=3,K=4。
其实整个结构化单元的概念就是CFD计算从物理空间到计算空间mapping的概念。
I,J,K可以认为是空间x,y,z 在结构化网格结构中的变量。
三维网技术论坛! p9 T0 u2 z+ @, i6 c非机构化:可以是多种形状,四面体(也就三角的形状),六面体,棱形。
对任何网格,都是希望网格单元越规则越好,比如六面体希望是长方形,对于四面体,高质量的四面体网格就是正四面体。
sknewness的概念这里同样适用,sknewness越小,网格形状相比正方形或者正四面体就越扭曲。
越接近1就越好。
很明显非结构化网格也可以是六面体,但非结构化六面体网格没有什么B,IJK 的概念,他们就是充满整个空间。
对于复杂形状,结构化网格比较难以生成。
主要是生成时候要建立拓扑,拓扑是个外来词,英语是topology,所以不要试图从字面上来理解它的意思。
其实拓扑就是指一种有点和线组成的结构。
文章编号: 1005 0329(2010)04 0032 06技术进展流体机械CFD中的网格生成方法进展刘厚林,董 亮,王 勇,王 凯,路明臻(江苏大学,江苏镇江 212013)摘 要: 网格生成技术是流体机械内部流动数值模拟中的关键技术之一,直接影响数值计算的收敛性,决定着数值计算结果最终的精度及计算过程的效率;本文在分析大量文献的基础上,首先,对流体机械CFD中的网格生成方法即结构化网格、非结构化网格、混合网格进行了比较全面的总结,系统地分析这些网格划分方法的机理、特点及其适用范围;其次,对特殊的网格生成技术,如曲面网格生成技术、动网格技术、重叠网格生成技术、自适应网格技术进行了阐述;再次,指出了良好的网格生成方法应具备的特点;最后提出了网格生成技术的发展趋势。
关键词: 流体机械;网格生成;计算流体动力学;动网格;自适应网格中图分类号: TH311 文献标识码: A do:i10.3969/.j i ssn.1005-0329.2010.04.008Overvie w onM esh Generati o n M et hods i n CF D of F lui d M achineryL IU H ou-lin,DONG L iang,W ANG Y ong,W ANG K a,i LU M i ng-zhen(Jiangsu U n i v ers it y,Zhenji ang212013,Ch i na)Abstrac t: M esh genera ti on techno logy i s one of the cr iti ca l technology f o r fl u i d m ach i nery fl ow nume rica l s i m u l at-i on,and d-i rectly i nfl uence t he astr i ngency o f nume rical si m u l a ti on,wh ich has an i m portan t e ffect on the nu m er ica l s i m u l a tion results,fi na l precision and the effi c i ency o f compu tati onal process.O n the bas i s o f analyzi ng a great dea l litera t ures,firstl y,m esh genera ti on m ethods and t heory of fluid m ach i nery are comprehens i ve l y su mm ar i zed such as structured mesh,unstructured mesh,hybrid gr i d and respecti ve re lati ve m erits and the pr i nciple,charac teristcs and scopes of t hese m ethods we re sy stema ti ca lly ana l ysed.Second-ly,Spec i a lm esh generation m ethod w ere su mm ar i zed,such as surface m eshi ng,m ov ing gr i d,adapti ve gr i d and especiall y i ntro-duced the pr i nci p le and app licati on areao f adapti ve g ri d.T h irdly,the character i sti c o f m esh g enerati on m e t hod w ere pion ted out.F i na lly,t he trends of mesh generati on are presen ted,and the tre m endous d ifference i s analyzed i n mesh au t om atic gene ra tion at a-broad and the necessary o f exp l o iti ng CFD soft w are and resea rchi ng the m esh auto m atic gene ration techn i que i n our country are put forwa rd.K ey word s: fl uids m achi nery;m esh g enerati on;co m puta ti ona l fl u i d dyna m ics;mov i ng gr i d;adaptive gr i d1 前言计算流体动力学(CFD)中,按一定规律分布于流场中的离散点的集合叫网格,产生这些节点的过程叫网格生成。
关于 CFD 高精度保真的数值模拟研究张涵信【摘要】This paper consists of four parts.First,the requirement of fidelity and its assess-ment indicator for numerical results with high order accurate methods,meshes,physical models and high performance computer are investigated.Second,the problems in large eddy simulation and direct numerical simulation with high performance computer are discussed.Third,the rela-tion between numerical scheme and mesh is analyzed for solving Navier-Stokes equations with given high Reynolds number.Finally,a new method for verification and validation of CFD simu-lation is proposed.%本文由四部分组成。
第一部分研究了利用高阶格式、网格、物理模型和高性能计算机求解 NS 方程时，计算数据的高精度保真性的要求以及高精度保真的指标。
第二部分研究了利用大规模计算开展大涡模拟和直接数值模拟存在的问题。
第三部分分析了在高雷诺数下 NS 方程计算方法和网格的关系。
最后提出了建立计算数值验证、确认的新方法。
【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】保真高精度;大涡模拟(LES);网格和格式的关系;验证确认【作者】张涵信【作者单位】中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】V211.3空气动力学中流动物理方程建模的研究，方程求解高阶算法的发展，网格生成技术的进步，超大规模计算机的迅速出现及并行算法的研究，再加上实验设备的发展和测试技术的提高，使得航空航天等工程设计者尽管在不同设计阶段需要的气动数据精度可以不同，但为了提高飞行器的性能，扩大飞行走廊［1］，总要求气动工作者所提供的CFD和实验数据是高精度保真的。
计算流体力学模拟中的网格生成方法及优化概述:计算流体力学（CFD）模拟是一种通过数值计算方法来模拟流体力学问题的技术。
在进行CFD模拟时，一个重要的步骤是生成适合模拟的网格。
网格的质量和适应性对CFD模拟的准确性和计算效率具有重要影响。
本文将介绍计算流体力学模拟中常用的网格生成方法以及优化措施。
一、网格生成方法:1. 结构化网格生成方法:结构化网格生成方法是一种将空间分割成规则拓扑结构的网格生成方法。
它的主要优点是适用于几何较简单的模型，计算速度较快。
常见的结构化网格生成方法包括直线加密法、均匀加密法、双曲型加密法等。
2. 非结构化网格生成方法:非结构化网格生成方法是一种将空间划分成不规则形状的网格的生成方法。
它适用于几何较复杂的模型，并且在处理流动现象中的复杂几何和边界条件时更具优势。
在非结构化网格生成中，常用的方法包括三角形剖分法、四面体剖分法和网格点移动法等。
3. 自适应网格生成方法:自适应网格生成方法是一种根据计算区域中流场的变化来调整网格的分布和密度的方法。
通过自适应网格生成方法，可以将网格精细化于流场变化较大的区域，从而提高模拟的准确性和精度。
常用的自适应网格生成方法包括几何适应方法和解适应方法等。
二、网格优化措施:1. 网格质量优化:网格质量对CFD模拟的准确性和计算效率具有重要影响。
因此，在网格生成后，通常需要进行网格质量优化。
常见的网格质量指标包括网格形状、网格扭曲度、网格尺寸、网格变形等。
通过调整网格节点的位置或调整连接节点的几何关系，可以优化网格的质量。
2. 网格适应性优化:为了更好地模拟流场中的局部细节，对于具有复杂边界条件的CFD模拟，网格适应性优化非常重要。
通过根据流场的局部变化来调整网格的分布和密度，可以提高模拟的准确性和计算效率。
常见的网格适应性优化方法包括加密区域网格划分方法、最大垫片法和自适应加密方法等。
3. 网格更新优化:在进行CFD模拟过程中，流场可能会有较大的变化，因此，为了保证模拟的精度和计算效率，需要进行网格更新优化。
第27卷 第6期空气动力学学报Vol.27,No.6 2009年12月ACTA AER ODYNAMICA SINICA Dec.,2009 文章编号:025821825(2009)0620696205网格计算技术在大规模CFD计算上的应用蔡巧言1,杜 涛2(1.西北工业大学航空学院,西安 710072;2.中国运载火箭技术研究院研究发展中心,北京 100076)摘 要:针对大规模数值计算规模化管理的难题,采用网格计算技术将网络环境下分散的计算资源组建了CFD网格计算环境。
采用主动接入方式,以中心服务器为核心的网格计算管理和服务模式,构建CFD网格计算环境,实现了CFD计算在网格环境内的自动化计算管理,提高了计算资源的利用效率,降低了设计人员的劳动强度。
关键词:网格计算;CFD;大规模计算中图分类号:V211.3 文献标识码:A0 引 言 随着CFD技术的日益成熟,计算能力的高速增长,计算资源的成本快速降低,CFD计算技术在现代飞行器的气动设计中能够发挥越来越大和越来越深刻的作用[1]。
目前,所面临的最大问题不再是计算资源的不足,而是如何利用好、管理好庞大的计算资源,发挥出高性能计算资源应有的作用。
两个突出的瓶颈问题是网格生成技术和计算过程的管理和调度仍然处于手工状态,已经不适应CFD大规模化的需求,阻碍了CFD技术在工程设计上的应用[2]。
如果不重视和解决这些问题,计算资源的高速增长并不会必然带来CFD计算质量和计算效率的双重提高。
美国是世界上信息资源最发达的国家,NASA 很早就面临大规模计算引入工业设计系统的障碍。
为此,NASA在2001年开展了CICT计划,其目的就是确保NASA在融合数字技术方面继续保持领先地位。
其中的CN IS(Comp uting,Networking and In2 formation Systems)子计划的核心就是试图将地面、空中和太空中的各种分布式信息资源整合在一起, CFD计算人员能够方便地进入和利用这些信息资源,同时资源对工程科研人员又是透明的。
1009 CFD 基础和网格计算I0、计算流体力学（CFD）基础计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD ）是近代流体力学、数值数学和计算机科学相结合的产物，是一门具有强大生命力的边缘科学。
CFD方法是对流场的控制方程用计算数学的方法将其离散到一系列网格节点上求其离散的数值解的一种方法。
控制所有流体流动的基本定律是：质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
由它们分别导出连续性方程、动量方程（N-S方程）和能量方程。
应用CFD方法进行平台内部空气流场模拟计算时，首先需要选择或者建立过程的基本方程和理论模型，依据的基本原理是流体力学、热力学、传热传质等平衡或守恒定律。
由基本原理出发可以建立质量、动量、能量、湍流特性等守恒方程组，如连续性方程、扩散方程等。
这些方程构成非线性偏微分方程组，不能用经典的解析法，只能用数值方法求解。
求解上述方程必须首先给定模型的几何形状和尺寸，确定计算区域并给出恰当的进出口、壁面以及自由面的边界条件。
而且还需要适宜的数学模型及包括相应的初值在内的过程方程的完整数学描述。
求解的数值方法主要有有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）以及有限分析法（FAM），应用这些方法可以将计算域离散为一系列的网格并建立离散方程组，离散方程的求解是由一组给定的猜测值出发迭代推进，直至满足收敛标准。
常用的迭代方法有Gauss-Seidel 迭代法、TDMA 方法、SIP法及LSORC法等。
利用上述差分方程及求解方法即可以编写计算程序或选用现有的软件实施过程的CFD模拟。
1、CFD求解力学问题的过程2、网格计算网格，即在计算区域内一些列离散的点。
计算流体力学通过将控制方程离散，使用数值方法得到网格节点上的数据（如速度、温度、压力等），即数值解。
控制方程的离散方法主要由有限控制体积法、有限差分方法和有限元方法。
网格主要分为结构化网格和非结构化网格。
结构化网格，可以用一个固定的法则予以命名，非结构化网格的节点位置不能用一个固定的法则予以有序的命名。
强度分析网格尺寸与分析精度曲线强度分析网格尺寸与分析精度曲线是指在进行强度分析时，网格尺寸对分析精度的影响情况。
这是一个非常重要的问题，因为网格尺寸的选择直接关系到分析精度，而分析精度又直接关系到分析的可靠性和准确性。
在进行强度分析时，网格尺寸越小，分析精度就越高。
但是，随着网格尺寸的减小，计算量也会增大，这会导致计算时间延长。
因此，在选择网格尺寸时，需要在分析精度和计算时间之间进行权衡。
通常情况下，强度分析网格尺寸与分析精度曲线呈现出先快后慢的趋势。
这意味着，在网格尺寸较小时，分析精度的提升较快，但随着网格尺寸的减小，分析精度的提升速度会减慢。
在一定范围内，随着网格尺寸的减小，分析精度会继续提升，但是到达一定程度后，分析精度的提升就会停滞，甚至开始下降。
这个时候，继续减小网格尺寸就不会对分析精度产生显著的提升，甚至会使分析精度变差。
因此，在选择网格尺寸时，应该避免超过这个“饱和点”。
在实际应用中，通常可以通过多次分析，比较不同网格尺寸下的分析精度，来找到最优的网格尺寸。
这样可以保证分析精度在合理的范围内，同时也避免浪费计算时间。
总的来说，强度分析网格尺寸与分析精度曲线是一个很重要的问题，它关系到分析精度和计算时间之间的平衡。
在进行强度分析时，应该通过多次分析，找到最优的网格尺寸，以保证分析精度和计算时间的最优平衡。
cfd数据模拟技术的指标参数【原创版】目录一、CFD 数据模拟技术简介二、CFD 数据模拟技术的指标参数1.计算精度2.计算效率3.适用范围三、结论正文一、CFD 数据模拟技术简介计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称 CFD）是一种通过数值方法和计算机模拟研究流体流动的工程技术。
CFD 数据模拟技术可以在计算机上模拟流体的运动状态，预测流体的压力、速度、温度等物理量，为工程设计提供依据。
二、CFD 数据模拟技术的指标参数1.计算精度计算精度是衡量 CFD 数据模拟技术准确性的重要指标。
通常情况下，计算精度越高，模拟结果与实际结果的误差越小。
计算精度受到以下几个因素的影响：（1）网格划分：网格是将计算域离散化的基本单元。
合理的网格划分可以减小数值误差，提高计算精度。
（2）数值方法：常用的数值方法有有限体积法、有限元法、有限差分法等。
不同的数值方法对计算精度的影响不同，需要根据具体问题选择合适的方法。
（3）边界条件和初始条件：边界条件和初始条件是影响计算精度的重要因素。
正确的边界条件和初始条件可以提高计算精度，减小模拟误差。
2.计算效率计算效率是衡量 CFD 数据模拟技术计算速度快慢的指标。
计算效率受到以下几个因素的影响：（1）计算机硬件：计算机硬件性能对计算效率有直接影响。
高性能的计算机可以提高计算速度，缩短计算时间。
（2）数值方法：不同的数值方法对计算效率的影响不同。
例如，有限体积法的计算效率相对较高，而有限元法的计算效率相对较低。
（3）网格划分：合理的网格划分可以提高计算效率。
过于粗糙的网格会导致计算速度降低，而过于细密的网格会增加计算时间。
3.适用范围CFD 数据模拟技术适用于多种工程领域，如航空航天、汽车工程、能源工程等。
但并非所有流体流动问题都适合用 CFD 技术进行模拟。
一般来说，CFD 数据模拟技术更适用于研究流体流动的宏观现象，例如压力分布、速度分布等。
网格对CFD模拟结果的影响分析
刘明亮;张思青;李胜男
【期刊名称】《水电自动化与大坝监测》
【年(卷),期】2016(002)004
【摘要】在CFD模拟的过程中，高质量的网格对计算结果的影响至关重要。
本文通过一个继电器内部流场的实例，描述了网格独立性检验的详细过程。
通过Fluent双精度求解器，应用k-omega模型对比添加与不添加边界层时计算误差，进而探讨边界层网格对计算精度的影响。
【总页数】7页(P41-47)
【作者】刘明亮;张思青;李胜男
【作者单位】昆明理工大学冶能学院，云南省昆明市 650093;云南电网有限责任
公司电力科学研究院，云南省昆明市 650000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.网格对CFD模拟结果的影响分析 [J], 刘明亮;张思青;李胜男;
2.基于CFD无网格算法的飞行器电磁隐身特性模拟 [J], 高煜堃;陈红全;王彪;吴浩;胡晓磊;宋强强
3.基于重叠网格的船模停船操纵CFD数值模拟 [J], 孙晨光;王建华;万德成
4.基于粗网格CFD模拟方法的室内空气污染物实时寻源反计算研究 [J], 范雪妮;
王海东;胡毅冰
5.基于动态双重网格下喷动床滞止区流动特性CFD-DEM数值模拟 [J], 王洪远;纪律;孟繁旭;李斌;杨建蒙;陈海生
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石油化工·916·PETROCHEMICAL T E C H N O L O G Y2010年第39卷增刊网格尺度对CFD模拟提升管两相浓度分布的影响周新宇，蓝兴英，高金森，徐春明(中国石油大学(北京)化学工程学院，北京102249)[摘要]应用欧拉一欧拉双流体模型，模拟了内径和床高分别是0．186 nl和14m的二维提升管反应器内的气固两相流动特性。
考察了网格尺度对C FD模拟提升管反应器内轴向时均窄隙率和局部颗粒相浓度概率密度分布的影响。
结果表明，加密网络能够提高一般双流体模型对于轴向时均空隙率分布的预测精度，改变局部颗粒相浓度的概率密度分布，加强捕捉介观尺度结构的能力。
[关键词]网格尺度；提升管；数值模拟；气固流动[中凰分类号]T Q021．1[文献标识码]A提升管是非均匀结构显著的大型气固两相流力则采用颗粒动理学进行封闭，并选取G idasp ow经动体系。
因此，选择合适的网格尺度是极为必要典曳力模型H1处理相间作用力。
的。
近年来，国内外学者致力于数值计算方法的研1．1边界条件究增多。
其中，Ji rad ilo k等比较了网格尺度和颗本研究主要基于范怡平”1的测量数据。
其中，气粒弹性恢复系数e对气固流化床体系模拟结果的影体表观气速是3．28m／s，颗粒循环量是80kg／m2S。
响，认为e取0．9时可获得更为理想的计算结果，但提升管的初始颗粒浓度为零，气固两相的初始速度也其针对网格无关性的研究仍属于粗网格范畴。
Lu均为零。
为了保证颗粒循环量，颗粒相入口采用给定等”o则比较了曳力模型和网格尺度对于预测循环入口颗粒速度的方式。
出口条件为顶部自由出口。
流化床轴向空隙率分布的影响，网格尺度更加细气固两相在边壁均按无滑移边界处理。
化，而时间步长却相对较长。
Wang等¨1在鼓泡床1．2模拟对象的模拟中发现当网格尺寸缩小到颗粒直径的3倍、本研究是以范怡平”J的中试实验装置作为模时间步长取1×10。
