CFD分析：什么样的网格是美丽的网格？

2017-11-01  by:CAE仿真在线  来源:互联网

网格的质量直接决定了CFD计算的效率、精确性、甚至可行性,今天我们分享几条“审美标准”,聊一下怎么样直观地感受出网格的美丽与丑陋,尽管这些标准未必严谨,也不见得适用于所有的情况。

1、Size要合适。

网格不应过大,否则会“分辨率不足”,就像手机的屏幕那样,只有分辨率够高,才能看的清楚,如果手机屏幕只划分一个网格,那什么也看不到。网格也不能太小,因为单个网格稍微小一些,总数量就可能多很多,计算就要多花掉很多的时间。所以网格的尺寸是相对而言的,网格大小也不需要是均一的,几何外形越精细的地方、流场变化越精细的地方,网格也应该随之精细,否则尽可能的粗一些无妨。大体上,网格应该比其所在位置的“宏观尺度”低一个数量级,好比说,对于一个细长的管道,管道的断面上大约应该有10个以上的网格,才能对于管流有足够的“分辨率”。

2、身材要匀称。

就像人的身高大体上等于臂展一样,网格的长和宽,也应该尽可能的相等。最美丽的网格都是例如正三角形、正四边形、正四面体、正六面体这种。虽然网格形状各异,但大致来说, 单个网格各条线应尽可能长度接近,各个面的面积也尽量差不多。如果长宽比大于2:1,就比较走样了,大于5:1,这网格简直没法看了。

3、姿态要端庄。

简单来说就是不能太扭、太歪。如果上一条说的是“方”,这一条说的就是“正”,理想的网格应该尽可能“方方正正”。不要出现某一个角伸出去很远或塌下去很深的情况,或某个角的度数与其他的角差别很大。如果是偶数个面或棱构成的网格,则相对的面或棱尽可能平行。

4、性格要温顺

通常认为,网格应至少有一条边大致沿着流线方向。至少说,在可以顺着流动方向划分网格的时候,尽可能顺着来。

5、交际要和谐

网格不是独立的,单个网格与其周围的网格要很好的过渡,面积不要差太大,形状不要差太远。从小网格到大网格,应该是逐步过渡的,一般而言,相邻网格的体积(或二维网格的面积)相差一倍,就比较夸张了。当然某些时候过渡很难很自然,但最好,特征长度(例如两个相邻正方体网格的边长)的变化,不要超过2:1。

当然了,美是个很难定义的东西。真正美好的网格未必满足以上的标注,满足了以上标注也未必就是美好的网格,所谓合适的才是最美的,试了才知道。

这里是CFD小学,希望您的网格和您本人一样美。

附,Gambit里面检查网格质量的若干参数及其含义:

Area单元面积,适用于2D单元,较为基本的单元质量特征。

Aspect Ratio长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于1是最好的单元,如正三角形,正四边形,正四面体,正六面体等;一般情况下不要超过5:1.

Diagonal Ratio对角线之比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于1的,该值越高,说明单元越不规则,最好等于1,也就是正四边形或正六面体。

Edge Ratio长边与最短边长度之比,大于或等于1,最好等于1,解释同上。

EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。最好是要控制在0到0.4之间。

EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。2D质量好的单元该值最好在0.1以内,3D单元在0.4以内。

MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。

Size Change相邻单元大小之比,仅适用于3D单元,最好控制在2以内。

Stretch伸展度。通过单元的对角线长度与边长计算出来的,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。

Taper锥度。仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。

Volume单元体积,仅适用于3D单元,划分网格时应避免出现负体积。

Warpage翘曲。仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。

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