网格及其生成技术概述.pptx

第十一讲流体仿真与应用网格生成技术CFD网格生成技术结构化网格结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元，（或：网格拓扑相当于矩形域内均匀网格的网格）。

各单元和节点的排列规则，邻点间的关系明确。

结构化网格有很多优点:▽它可以很容易地实现区域的边界拟合，适于流体和表面应力集中等方面的计算。

▽网格生成的速度快。

CFD网格生成技术结构化网格优点:▽网格生成的质量好；▽数据结构简单；▽对曲面或空间的拟合大多数采用参数化或样条插值的方法得到，区域光滑，与实际的模型更容易接近。

它的最典型的缺点是适用的范围比较窄。

CFD网格生成技术非结构化网格非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元（或定义：网格单元和节点没有固定的规律可循，其节点分布是任意的）。

网格中的节点的位置无法用一个固定的法则有序的命名。

非结构化网格技术从六十年代开始得到了发展，主要是弥补结构化网格不能够解决任意形状和任意连通区域的网格剖分的缺欠。

CFD网格生成技术二维网格三维网格结构网格结构网格类型（拓扑）根据网格线簇的走向关系，将结构网格归纳为多种基本的拓扑结构。

二维网格有O型，C型和H型结构。

O型C型H型块结构网格FLUENT的有效网格O型网格，零厚度壁面网格，C型网格，一致块结构网格，多块结构网格，非一致网格，非结构三角形，四边形和六边型网格都是有效的。

机翼的四边形结构网格非结构四边形网格多块结构四边形网格O型结构四边形网格降落伞的零厚度壁面模拟C型结构四边形网格非结构四面体网格具有悬挂节点的混合型三角形/四边形网格非一致混合网格机翼的非结构网格贴体坐标贴体坐标或称适体坐标或附体坐标（body fitted coordinates, BFC）：就是一种与物面形状相适应的曲线坐标。

贴体坐标（1）在一条边上只能有一个坐标的单值地发生变化，而另一个坐标则保持为常数。

（2）在两条对应边上，同一曲线坐标的最大值与最小值应当相等，以便在计算平面上能得出矩形区域。

CFD网格及其生成方法概述网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。

网格质量对CFD计算精度和计算效率有重要影响。

对于复杂的CFD问题，网格生成极为耗时，且极易出错，生成网格所需时间常常大于实际CFD计算的时间。

因此，有必要对网格生成方式给以足够的关注。

1 网格类型网格（grid）分为结构网格和非结构网格两大类。

结构网格即网格中节点排列有序、邻点间的关系明确。

对一于复杂的儿何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格（block-structured grids）。

与结构网格不同，在非结构网格（unstructured grid）中，节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。

这种网格虽然生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对具有复杂边界的流场计算问题特别有效。

非结构网格一般通过专门的程序或软件来生成。

2 网格单元的分类单元（cell）是构成网格的基本元素。

在结构网格中，常用的ZD网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。

而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。

3 单连域与多连域网格网格区域（cell zone）分为单连域和多连域两类。

所谓单连域是指求解区域边界线内不包含有非求解区域的情形。

单连域内的任何封闭曲线都能连续地收缩至点而不越过其边界。

如果在求解区域内包含有非求解区域，则称该求解区域为多连域。

所有的绕流流动，都属于典型的多连域问题，如机翼的绕流，水轮机或水泵内单个叶片或一组叶片的绕流等。

均是多连域的例子。

对于绕流问题的多连域内的网格，有O型和C型两种。

O型网格像一个变形的圆，一圈一圈地包围着翼型，最外层网格线上可以取来流的条件，如图6所示。

C型网格则像一个变形的C字，围在翼型的外面，如图7所示。

这两种网格部属于结构网格。

4 生成网格的过程无论是结构网格还是非结构网格，都需要按下列过程生成网格：（1）均建立几何模型。