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fluent cut-cell method -回复眼下，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）已经成为研究和分析流体力学问题的常用方法。
然而，由于不可避免的情况，如流体流过复杂几何结构或在模拟中使用非结构化网格时，传统的计算方法往往会遇到困难。
幸运的是，目前有一种被称为“流利的切割胞方法”（fluent cutcell method）的新颖方法正在引起研究者们的关注。
流利的切割胞方法是一种将非结构化网格与切割技术相结合的先进数值模拟方法。
它的主要思想是通过在非结构化网格单元中添加额外的切割胞来解决复杂几何结构下的流体流动计算问题。
首先，让我们来理解什么是非结构化网格。
在CFD中，通常使用结构化网格或非结构化网格对计算域进行离散化。
结构化网格是指由规则的几何体（如方格）组成的网格，而非结构化网格则是由不规则的几何体组成的网格。
相比之下，非结构化网格更适用于处理复杂几何结构，因为它具有更大的灵活性和适应性。
然而，在使用非结构化网格进行CFD模拟时，会出现一个问题：网格单元与真实流体流动的物理边界之间可能存在不匹配的情况。
这种不匹配会导致误差和不准确性，从而影响模拟结果的可信度。
为了解决这个问题，流利的切割胞方法应运而生。
在流利的切割胞方法中，通过在非结构化网格单元内添加切割胞来解决几何不匹配的问题。
切割胞是一个新的网格单元，它位于原始网格单元的内部，但在计算过程中被视为真实物体的一部分。
通过在非结构化网格单元内部添加切割胞，可以更准确地描述复杂几何结构的流体流动。
切割胞的生成是流利的切割胞方法中一个重要的步骤。
通常，切割胞可以通过以下过程生成：首先，将原始网格单元与待切割物体的界面相交；然后，根据相交区域的几何形状，在原始网格单元内部生成切割胞的网格单元；最后，根据切割胞的几何属性和物理属性对网格单元进行适当的修正和调整。
通过这样的过程，可以在非结构化网格中插入切割胞，从而提高模拟结果的准确性和可信度。
CFD方案介绍CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种基于数值方法的流体力学模拟技术，可用于分析和解决与流体相关的问题。
它通过对流体的运动进行数值求解，预测流体的行为，并提供详细的流体力学信息。
CFD方案是一种将CFD技术应用于实际工程问题的方法和流程的总称。
它包括建立数学模型、网格划分、数值求解和后处理等步骤。
CFD方案可以帮助工程师在设计和优化过程中对流体流动进行准确的分析和评估。
CFD方案的步骤步骤1：建立数学模型CFD方案的第一步是建立数学模型，这是对实际工程问题进行描述的数学公式和方程。
在建立数学模型时，需要考虑所需的物理方程、边界条件和初始条件等。
CFD方案中常用的数学模型包括：•线性稳态模型：适用于稳态流动问题，如管道流动和流体输运等。
•瞬态模型：适用于瞬态流动问题，如爆炸冲击、速度冲击等。
•湍流模型：适用于湍流流动问题，如湍流边界层、湍流流体力学等。
步骤2：网格划分网格是对空间进行离散化处理的方法，用于将连续域的问题转化为离散域的问题。
在CFD方案中，网格划分是非常重要的一步，它直接影响到模拟结果的准确性和计算效率。
常见的网格划分方法包括：•结构化网格：将计算区域划分为规则的网格单元，适用于简单几何形状和边界条件规则的问题。
•非结构化网格：将计算区域划分为不规则的网格单元，适用于复杂几何形状和边界条件复杂的问题。
步骤3：数值求解数值求解是CFD方案中的核心步骤，它通过数值方法对建立的数学模型进行求解，得到流体的速度、压力和温度等相关信息。
数值求解方法可以分为迭代求解和直接解析两种。
常用的数值求解方法包括：•有限差分法（FDM）：将问题的连续域离散化为有限的局部域，并在每个局部域中使用差分近似来计算非线性方程。
•有限体积法（FVM）：将问题的连续域离散化为有限体积，利用控制方程在体积内进行积分得到离散方程。
•有限元法（FEM）：将问题的连续域划分为有限的单元，并在每个单元上构建适当的形函数来近似求解问题。
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。
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。
工人建房子，需要先搭房粱，立房柱子，然后再砌砖头。
南京航空航天大学硕士学位论文摘要研究非结构网格的快速生成在流场计算中有着至关重要的意义。
本文的主要目的是研究和发展非结构网格的并行生成技术，以实现快速生成非结构网格，从而为流场数值计算节省大量时间。
进一步配合流场有效的并行计算算法，最终可实现高效、快捷地模拟复杂流场。
本文改进了Ｒ．Ｌｏｈｎｅｒ的“波阵面”区域分裂算法，使得区域分裂后的子区域及其边界更有益于网格的并行生成：针对区域初分裂后的公共边界，本文提出边界优化策略，改善了边界的光滑性，有益于并行生成过程中网格的质量。
利用改进的区域分裂算法，对并行生成的初始网格重薪划分，实现了网格的并行光顺，其中“虚拟”边界节点的光顺需要子区域之间相互通讯。
完善了文献［１］、［１３］中的子区域内生成网格时接受新点及新单元的条件，在界面网格生成过程中，本文提出只接受新单元而拒绝新点的策略，节省了机时。
并行生成的时间、效率、加速比表明以上网格并行生成方法是高效的、可行的，成功实现了网格的快速生成。
在以上菲结构网格并行生成工作的基础上，本文进一步利用Ｅｕｌｅｒ方程的有限体积分区并行计算方法，对无粘可压缩绕流流场，在ＰＶＭ分布式并行环境下进行了数值模拟。
在Ｅｕｌｅｒ方程的分区并行计算过程中，本文采用了Ｊａｍｅｓｏｎ有限体积法和四步Ｒｕｎｇｅ—Ｋｕｔｔａ显示时间推进格式。
流场区域的划分采用改进的“波阵面”区域分裂算法，“虚拟”边界单元的物理量的计算由子区域之间相互通讯来完成，信息的发送方式采用“循环式”发送方式。
数值试验的结果以及并行计算的加速比、效率的统计，进一步验证了网格并行生成方法以及并行计算算法的有效性。
关键｛司：区域分裂；非结构网格；网格并行生成；有限体积法；并行计算非结构网格的并行生成及计算Ａｂｓｔｒａｃｔ１１１ｅｓｔｕｄｙｏｎｈｏｗｔｏｑｍｃＥｙｇｅｎｅｒａｔｅｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｇｒｉｄｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓａｖｅｔｈｅｔｉｍｅｏｆｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｍｅｓｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｐａｒａｌｌｅｌｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｇｒｉｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘｉｎｖｉｓｃｉｄｆｌｏｗｉｓｆｉｎａｌｌｙａｃｈｉｅｖｅｄｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙａｎｄｑｕｉｃｋｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｆｉｒｓｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅＲ．Ｌｏｈｎｅｒ’Ｓｗａｖｅｆｒｏｎｔｄｏｍａｉｎ—ｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｈａｔｔｈｅｓｕｂｇｒｉｄｓａｎｄｔｈｅｉｒｂｏｕｎｄａｒｉｅｓａｒｅｍｏｒｅｆａｖｏｒａｂｌｅｆｏｒｇｒｉｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．ＡｎｅｗＳＯｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｓｕｂｄｏｍａｉｎ’Ｓｂｏｕｎｄａｒｙｉｓｔｈｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓｏｆｂｏｕｎｄａｒｉｅｓａｎｄｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｇｒｉｄｓ．Ａｆｔｅｒｓｕｂｄｉｖｉｄｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｅｓｈｅｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅａｂｏｖｅｄｏｍａｉｎ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｅｓｍｏｏｔｈｔｈｅｇｒｉｄｂｙｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐｈａｓｅ，ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ‘‘ｓｕｂｊｕｎｃｔｉｖｅ’’ｂｏｕｎｄａｒｙｐｏｉｎｔｓｎｅｅｄｓｍｕｔｕａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｄｏｍａｉｎｓ．Ｎｅｘｔ，ｗｅａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ【１］，［１３］ｏｆｒｅｃｅｉｖｉｎｇｎｅｗｐｏｉｎｔｓａｎｄｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｇｒｉｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｕｂｄｏｍａｉｎａｎｄｐｒｅｓｅｎｔａｎｅｗｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｅｃｅｉｖｉｎｇｎｅｗｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｌｙａｎｄｒｅｆｕｓｉｎｇｎｅｗｐｏｉｎｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｇｒｉｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｐａｒｅｍｕｃｈｔｉｍｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｏｎｔｈｅＰＶＭｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｈｉｇｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｂｏｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｐａｒａｌｌｅｌｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ鲥ｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ａｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉＳａｐｐｌｉｅｄｔｏａ２－ＤＥｕｌｅｒｓｏｌｖｅｒｆｏｒｔｒａｎｓｏｎｉｃａｎｄｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｆｌｏｗｏｎａＰＶＭｐａｒａｌｌｅｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｊａｍｅｓｏｎｆｉｎｉｔｅｖｏｌｕｍｅｓｃｈｅｍｅａｎｄｆｏｕｒ．ｓｔａｇｅＲｕｎｇ—Ｋｕｔｔａｔｉｍｅ－ｓｔｅｐｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｚｏｎａｌｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆＥｕｌｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ“ｗａｖｅｆｒｏｎｔ”ｄｏｍａｉｎｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｂｏｖｅｉＳｕｓｅｄｉｎｔｈｅｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｐｈｙｓｉｃｓｖａｒｉａｂｌｅｓｏｎｔｈｅ“ｓｕｂｊｕｎｃｔｉｖｅ”ｂｏｕｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｓｎｅｅｄｓｍｕｔｕａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｄｏｍａｉｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｓｐｅｅｄｕｐｒａｔｉｏａｎｄｐａｒａｌｌｅｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｌｌｓｈｏｗｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｏｆｐａｒａｌｌｅｌｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｇｒｉｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｄｏｍａｉｎ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ，ＵｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＧｒｉｄ，ＰａｒａｌｌｅｌＧｒｉｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＦｉｎｉｔｅＶｏｌｕｍｅＳｃｈｅｍｅ，ＰａｒａｌｌｅｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄＩＩ堕室堕至堕丞查堂堡主堂垡丝苎——第一章绪论１．１问题的背景近二三十年来，计算流体力学（ＣＦＤ）作为现代流体力学新兴的学科分支，发展极为迅速，也取得了很大成功，已经与理论分析、风洞试验和飞行试验一起成为流体力学研究和飞行器设计的重要手段。
CFD网格及其生成方法概述作者：王福军网格是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，如图1所示。
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）。
图2是块结构网格实例。
图1 结构网格实例图2 块结构网格实例与结构网格不同，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。
图3是非结构网格示例。
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。
图3 非结构网格实例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。
图4和图5分别示出了常用的2D和3D网格单元。
图4 常用的2D网格单元图5 常用的3D网格单元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。
图2及图3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。
结构化网格与非结构化网格比较对于连续的物理系统的数学描述，如航天飞机周围的空气的流动，水坝的应力集中等等,通常是用偏微分方程来完成的。
为了在计算机上实现对这些物理系统的行为或状态的模拟，连续的方程必须离散化，在方程的求解域上（时间和空间）仅仅需要有限个点，通过计算这些点上的未知变量既而得到整个区域上的物理量的分布。
有限差分，有限体积和有限元等数值方法都是通过这种方法来实现的。
这些数值方法的非常重要的一个部分就是实现对求解区域的网格剖分。
网格剖分技术已经有几十年的发展历史了。
到目前为止，结构化网格技术发展得相对比较成熟，而非结构化网格技术由于起步较晚，实现比较困难等方面的原因，现在正在处于逐渐走向成熟的阶段。
下面就简要介绍一些这方面的情况。
从严格意义上讲，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。
结构化网格生成技术有大量的文献资料[1,2,3,4]。
结构化网格有很多优点:1.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。
5.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。
尤其随着近几年的计算机和数值方法的快速发展，人们对求解区域的复杂性的要求越来越高，在这种情况下，结构化网格生成技术就显得力不从心了。
代数网格生成方法。
主要应用参数化和插值的方法，对处理简单的求解区域十分有效。
同结构化网格的定义相对应，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。
即与网格剖分区域内的不同内点相连的网格数目不同。
从定义上可以看出，结构化网格和非结构化网格有相互重叠的部分，即非结构化网格中可能会包含结构化网格的部分。
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.到90年代时,非结构化网格的文献达到了它的高峰时期.由于非结构化网格的生成技术比较复杂,随着人们对求解区域的复杂性的不断提高,对非结构化网格生成技术的要求越来越高.从现在的文献调查的情况来看,非结构化网格生成技术中只有平面三角形的自动生成技术比较成熟（边界的恢复问题仍然是一个难题，现在正在广泛讨论）,平面四边形网格的生成技术正在走向成熟。
