结构化网格和非结构化网格

tecplot 数据文件格式引言概述：Tecplot是一种流体动力学和计算流体力学领域广泛使用的可视化软件。

在使用Tecplot进行数据可视化时，了解其数据文件格式是非常重要的。

本文将详细介绍Tecplot数据文件格式的相关内容，包括文件结构、数据类型和数据存储方式等。

正文内容：1. 文件结构1.1 文件头部：Tecplot数据文件以文件头部开始，其中包含了文件的元数据信息，如文件版本、数据集名称、变量名称等。

1.2 数据块：数据块是Tecplot文件中存储实际数据的部分，可以包含多个数据集。

每个数据集都有自己的描述信息和数据值。

2. 数据类型2.1 标量数据：Tecplot可以存储标量数据，如温度、压力等。

标量数据以单个数值的形式存储。

2.2 矢量数据：Tecplot还支持矢量数据的存储，如速度、位移等。

矢量数据由多个分量组成，每个分量都以单个数值的形式存储。

2.3 网格数据：Tecplot可以存储网格数据，包括结构化网格和非结构化网格。

结构化网格以规则的坐标点集表示，而非结构化网格则以节点和连接信息表示。

3. 数据存储方式3.1 顺序存储：Tecplot数据文件可以按照数据点的顺序进行存储。

这种存储方式适用于结构化网格，可以通过坐标点的排列顺序来确定数据点的位置。

3.2 节点存储：对于非结构化网格，Tecplot数据文件采用节点存储方式。

每个节点都有自己的坐标和连接信息，通过连接信息可以确定数据点的位置。

3.3 单元存储：Tecplot还支持以单元为单位进行数据存储。

每个单元都有自己的节点和连接信息，通过连接信息可以确定数据点的位置。

4. 数据文件格式的扩展性4.1 用户自定义数据：Tecplot允许用户在数据文件中添加自定义的数据。

用户可以根据自己的需求定义新的变量，并将其添加到数据文件中。

4.2 数据文件的互操作性：Tecplot数据文件可以与其他流体动力学和计算流体力学软件进行互操作。

控制体积法介绍控制体积法（Control Volume Method），也称为有限体积法（Finite Volume Method），是一种常用的数值计算方法，用于求解流体力学问题和传热问题。

它通过将计算区域划分为有限个控制体积，以体积平均值来离散方程，从而获得离散方程组，并通过迭代求解方法获得解。

原理控制体积法的基本思想是将计算区域划分为多个控制体积，每个控制体积包含一个节点，其上的物理量可以通过求解方程得到。

对于每个控制体积，可以定义一个控制体积方程，包含物理量的通量项、漂移项和源项。

通过积分控制体积方程，可以得到离散方程。

离散化控制体积网格划分为了进行离散化计算，需要将计算区域划分为有限个控制体积。

控制体积的划分通常采用结构化网格或非结构化网格。

结构化网格具有规则的几何形状，对物理量的描述比较简单，但对于复杂几何形状的计算区域不适用；非结构化网格则可以适应复杂几何形状，但网格生成和物理量描述较为复杂。

接口通量计算在控制体积法中，控制体积的边界属于计算区域与外界的接口，需要计算接口上的通量。

通量可以通过物理量在控制体积边界上的梯度来计算，如使用格林高斯定理或斯托克斯定理。

通量的计算通常需要考虑物理量的守恒性和边界条件。

物理量求解通过离散化得到的离散方程组可以通过数值求解方法求解，如迭代法、矩阵求解法等。

根据问题的特点，可以选择适合的数值求解方法，并设置迭代收敛准则，确定迭代终止条件。

应用流体力学问题控制体积法在流体力学领域得到广泛应用，可以求解包括流动、传热、湍流等问题。

例如，可以通过控制体积法求解不可压缩流体的速度场、压力场和流量分布，或求解可压缩流体的流动过程。

传热问题控制体积法也可用于求解传热问题，如热传导、对流传热和辐射传热等。

通过离散化计算区域和边界条件，可以求解温度场、热流场和传热率等物理量。

数值模拟控制体积法在工程领域中的数值模拟中得到广泛应用。

例如，可以利用控制体积法模拟汽车流场，预测空气动力学性能；或利用控制体积法模拟燃烧过程，优化燃烧器设计。

结构与非结构网格
采用结构化网格还是非结构化网格与需要求解的具体问题相关。

答案是通过具体的工程问题判断。

请看如下几条：
（1） 复杂几何形状：非结构化网格一般较结构化网格生成速度快。

但是，如果原有几何构形已经有结构化网格，新的几何形状只是稍作改变，则结构化网格生成速度非常快。

除了上述情况：
结构化网格≈几个工作周—一个工作月
非结构化网格≈几个工作时—几天
（2） 精度：对于简单的问题，比如机翼，结构化网格一般比非结构化网格精度高。

但是对于复杂流动，自适应的非结构化网格可能比结构化网格有更好的精度。

（3） 收敛时间：结构化网格比非结构化网格耗时少，因为，迄今为止，已有的算法更加的有效率。

U，数据存于二维数组中)(i
U，数据存于一维数组中i
)
,(j
因此，为了计算残差，需要知道临近单元格的状态。

结构化网格：邻近单元格靠单元格指数增/减1来实现。

非结构化网格：需要存储单元格间的指针。

需要存储空间越多，代码执行的越慢。

数值传热学第六章答案简介本文档将为读者提供《数值传热学》第六章的答案。

第六章主要涉及热对流传热的数值计算方法，包括网格划分、边界条件、离散方法等内容。

通过本文档，读者将了解如何使用数值方法解决热对流传热问题，并学会应用这些方法进行实际计算。

问题回答1. 简述热对流传热的数值计算方法。

热对流传热的数值计算方法主要包括三个步骤：网格划分、边界条件设置和离散方法。

网格划分是指将传热区域划分为若干个离散的小单元，每个单元内部温度变化均匀。

常见的网格划分方法有结构化网格和非结构化网格。

结构化网格适用于简单几何形状，易于处理；非结构化网格则适用于复杂几何形状。

边界条件设置是指给定物体表面的边界条件，如温度或热流密度。

边界条件的设置需要根据实际问题来确定，可以通过实验或经验公式来获取。

离散方法是指将传热控制方程进行离散化，通常使用有限差分法或有限元法。

有限差分法将控制方程离散化为代数方程组，而有限元法则通过近似方法将方程离散化。

2. 什么是结构化网格和非结构化网格？它们在热对流传热计算中有何不同？结构化网格是指由规则排列的矩形或立方体单元组成的网格。

在结构化网格中，每个单元与其相邻单元之间的联系都是固定的，因此易于处理。

结构化网格适用于简单几何形状，如长方体或圆柱体。

非结构化网格是指由不规则形状的三角形、四边形或多边形组成的网格。

在非结构化网格中，每个单元与其相邻单元之间的联系可能是不确定的，需要使用邻接表来表示网格拓扑关系。

非结构化网格适用于复杂几何形状，如复杂流体流动中的腔体或障碍物。

在热对流传热计算中，结构化网格和非结构化网格的主要区别在于网格的配置方式和计算复杂度。

结构化网格由正交单元组成，计算稳定性较高，但对于复杂几何形状的处理能力较差。

非结构化网格可以灵活地适应复杂几何形状，但计算复杂度较高。

3. 如何设置边界条件？边界条件的设置是热对流传热计算中非常重要的一步，它决定了计算结果的准确性和可靠性。

非结构化与结构化网格剖分在地下水数值模拟中对比分析
张鹏伟;费宇红;郝奇琛;李亚松;朱玉晨;孟素花;郭春艳
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2022()14
【摘要】MODFLOW作为水文地质行业一款标准三维地下水流模拟程序,受到科
研及生产领域从业人员的广泛应用。

作为改进版本的MODFLOW-USG采用了高
效灵活的非结构化网格剖分进行空间离散,相比于传统结构化网格剖分,非结构化网
格剖分可使用更少的网格数量提高局部的模拟精度,同时大大减少模型的运行时间。

深入认识和理解非结构化网格剖分与结构化网格剖分的区别与特点,有助于建模人
员根据实际需要选择适合的模拟程序。

【总页数】4页(P193-196)
【作者】张鹏伟;费宇红;郝奇琛;李亚松;朱玉晨;孟素花;郭春艳
【作者单位】中国地质科学院水文地质环境地质研究所;福建省水循环与生态地质
过程重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P641
【相关文献】
1.基于非结构化网格的人工源频率域三维电磁场数值模拟
2.非结构化网格有限元弹性波数值模拟
3.三维CSAMT法非结构化网格有限元数值模拟
4.基于非结构化网
格有限元三维瞬变电磁数值模拟5.非结构化网格嵌套波浪数值模拟
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结构化网格只包含四边形或者六面体，非结构化网格是三角形与四面体。

结构网格在拓扑结构上相当于矩形域内的均匀网格，器节点定义在每一层的网格线上，且每一层上节点数都是相等的，这样使复杂外形的贴体网格生成比较困难。

非结构网格没有规则的拓扑结构，也没有层的概念，网格节点的分布是随意的，因此具有灵活性。

不过非结构网格计算的时候需要较大的内存。

非结构网格不利之处就是不能很好地处理粘性问题，在附面层内只采用三角形或四面体网格，其网格数量将极其巨大。

现在比较好的方法就是采用混合网格技术，即先贴体生成能用于粘性计算的四边型或三棱柱网格，然后以此为物面边界，生成三角形非结构网格，但是生成复杂外型的四边形或三棱柱网格难度很大。

在物面附近，非结构网格方法，特别是对于复杂外形如凹槽、细缝等处难以处理。

非结构网格与结构网格一样都属于贴体网格，模型表面网格因而它们的模型表面网格必为了更好因而往往顾此失彼。

计算精度，主要在于网格的质量（正交性，长宽比等），并不决定于拓扑（是结构化还是非结构化）。

采用结构化网格还是非结构化网格，主要看解决什么问题，如果是无粘欧拉方程的话，只要合理布局，结构与非结构都能得到较为理想的结果。

但如果涉及到粘性影响的话，尤其在壁面处，结构网格有一定优势，并且其对外形适应性差的缺点，也可以通过多块拼接网格解决。

目前有的非结构网格软件，也开始借鉴结构网格，如cfx的壁面加密功能。

网格节点走向（这里假设计算过程中物理量定义在网格节点上）贴近流动方向，那么计算的结果就要好一些。

对于不是非常复杂的流动。

例如气体的喷管流动，使用四边形（二维）网格就比三角形网格要好。

不过即便是四边形网格，fluent也是按照无结构网格进行处理的。

主要是看流向是否与网格平行如果是平行的则计算中不容易出现假扩散，计算的结果就好，但是成角度的时候计算的结果搞不好就有扩散现象，所以不在于结构与非结构。

非结构与结构网格的计算结果如何取决于算法。

FLUENT知识点解析1.网格生成：网格是FLUENT模拟的基础，网格质量直接影响数值模拟的准确性和收敛性。

FLUENT支持多种网格生成方法，包括结构化网格和非结构化网格。

结构化网格适用于几何形状简单、布尔操作较少的问题，而非结构化网格适用于几何形状复杂、布尔操作较多的问题。

2. 边界条件：在模拟中，需要为流域的边界定义适当的边界条件。

常见的边界条件包括：壁面（No Slip）边界条件、入流/出流条件、对称边界条件和压力边界条件等。

通过合理设定边界条件，可以更加准确地模拟流体流动过程。

3.流体模型：FLUENT提供了多种流体模型，包括不可压缩流动、可压缩流动、多相流动和湍流模型等。

选择合适的流体模型可以更好地描述流体的物理特性，并提高模拟结果的准确性。

4.数值方法：FLUENT使用有限体积法对流体力学方程进行离散，同时还要考虑边界条件和初始条件。

对流项通常使用空间二阶精度的格式，而扩散项则根据流动特性来选择适当的格式。

通过调整数值格式和网格精度，可以提高模拟的精度和收敛性。

5. 离散格式：FLUENT中常用的离散格式包括：顺序隐式离散（SIMPLE算法）、压力修正方案（PISO算法）和压力-速度耦合（PISO-Coupled算法）。

不同的离散格式适用于不同的物理模型和流动特性。

6.迭代收敛：在模拟过程中，通过迭代来逼近方程组的解，使得模拟结果收敛于物理解。

FLUENT提供了多种收敛判据，如压力、速度、残差和修正量等，可以通过调整迭代参数来加速收敛。

7.后处理：模拟结果完成后，需要对结果进行后处理，以获取感兴趣的数据。

FLUENT提供了多种后处理工具，包括可视化、数据导出和报告生成等，可以方便地分析和展示模拟结果。

8.其他功能：除了上述主要知识点外，FLUENT还具有其他一些功能，如动网格技术、化学反应模型、传热传质模型和多物理场模拟等。

这些功能可以进一步扩展FLUENT的应用范围，并提供更加精确的模拟结果。

无意中看了几个数值模拟网格基本概念，所以一直大致了解其含义，但是没有正式的概念，摘抄下来与给位分享，同时打字肯定也会加深我的记忆，两全其美，何乐不为？网格grid block 离散后的几何空间的各个单元；网格粗化grid coarsing 指由油藏地质模型到数值模拟模型的网格合并与重构转换；规则网格系统regular grid system 几何空间离散化时，若DX=常数，DY=常数，DZ=常数，则称离散化的几何空间为规则网格系统，亦称均匀网格系统；不规则网格系统irregular grid system 几何空间离散化时，若DX不等于常数，DY不等于常数，DZ不等于常数，则称离散化的几何空间为不规则网格系统，亦称不均匀网格系统；径向网格系统radial grid system 离散化的几何空间以某点（一般为井点）为中心的环组成。

曲线网格系统curvilinear grid system 离散化的几何空间由曲面六面体（网格）组成，亦称角点网格系统；矩形网格系统rectangular grid system 离散化的几何空间由平行六面体组成。

结构化网格structured grid 经变换可映射到立方体（三维）或正方形（二维）的网格块，如矩形、角点网格块；非结构化网格unstructured grid 经任何变换都不能映射到立方体（三维）或正方形（二维）的网格块，如三角形网格块；垂直平分（PEBI）网格perpendicular bisectioin grid 相邻网格中心连线被其边界线所垂直平分的网格集。

结构化网格、非结构化网格都可能是垂直平分网格（PEBI GRID）。

该网格系统下的数值求解的难度较大，需进行特殊开发才能实现。

局部网格加密（LGR）local grid refine 指网格化（离散化）的局部加密技术，利用该技术可根据油藏的特点设计出经济有效的网格系统。

局部网格加密后数值求解难度加大，需进行补充开发才能使一般模拟器具备局部网格加密功能；混合网格系统hybrid grid system 由多种类型网格块所组成的网格系统；点中心网格系统point center grid 取剖分线的交点为网格中心的网格系统；块中心网格系统block center grid system 以平行六面体或曲线六面体的中心为网格中心的系统。