CFD分析：什么樣的網格是美麗的網格？

2017-11-01  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

網格的質量直接決定了CFD計算的效率、精確性、甚至可行性,今天我們分享幾條“審美標準”,聊一下怎么樣直觀地感受出網格的美麗與丑陋,盡管這些標準未必嚴謹,也不見得適用于所有的情況。

1、Size要合適。

網格不應過大,否則會“分辨率不足”,就像手機的屏幕那樣,只有分辨率夠高,才能看的清楚,如果手機屏幕只劃分一個網格,那什么也看不到。網格也不能太小,因為單個網格稍微小一些,總數量就可能多很多,計算就要多花掉很多的時間。所以網格的尺寸是相對而言的,網格大小也不需要是均一的,幾何外形越精細的地方、流場變化越精細的地方,網格也應該隨之精細,否則盡可能的粗一些無妨。大體上,網格應該比其所在位置的“宏觀尺度”低一個數量級,好比說,對于一個細長的管道,管道的斷面上大約應該有10個以上的網格,才能對于管流有足夠的“分辨率”。

2、身材要勻稱。

就像人的身高大體上等于臂展一樣,網格的長和寬,也應該盡可能的相等。最美麗的網格都是例如正三角形、正四邊形、正四面體、正六面體這種。雖然網格形狀各異,但大致來說, 單個網格各條線應盡可能長度接近,各個面的面積也盡量差不多。如果長寬比大于2:1,就比較走樣了,大于5:1,這網格簡直沒法看了。

3、姿態要端莊。

簡單來說就是不能太扭、太歪。如果上一條說的是“方”,這一條說的就是“正”,理想的網格應該盡可能“方方正正”。不要出現某一個角伸出去很遠或塌下去很深的情況,或某個角的度數與其他的角差別很大。如果是偶數個面或棱構成的網格,則相對的面或棱盡可能平行。

4、性格要溫順

通常認為,網格應至少有一條邊大致沿著流線方向。至少說,在可以順著流動方向劃分網格的時候,盡可能順著來。

5、交際要和諧

網格不是獨立的,單個網格與其周圍的網格要很好的過渡,面積不要差太大,形狀不要差太遠。從小網格到大網格,應該是逐步過渡的,一般而言,相鄰網格的體積(或二維網格的面積)相差一倍,就比較夸張了。當然某些時候過渡很難很自然,但最好,特征長度(例如兩個相鄰正方體網格的邊長)的變化,不要超過2:1。

當然了,美是個很難定義的東西。真正美好的網格未必滿足以上的標注,滿足了以上標注也未必就是美好的網格,所謂合適的才是最美的,試了才知道。

這里是CFD小學,希望您的網格和您本人一樣美。

附,Gambit里面檢查網格質量的若干參數及其含義:

Area單元面積,適用于2D單元,較為基本的單元質量特征。

Aspect Ratio長寬比,不同的網格單元有不同的計算方法,等于1是最好的單元,如正三角形,正四邊形,正四面體,正六面體等;一般情況下不要超過5:1.

Diagonal Ratio對角線之比,僅適用于四邊形和六面體單元,默認是大于或等于1的,該值越高,說明單元越不規則,最好等于1,也就是正四邊形或正六面體。

Edge Ratio長邊與最短邊長度之比,大于或等于1,最好等于1,解釋同上。

EquiAngle Skew通過單元夾角計算的歪斜度,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。最好是要控制在0到0.4之間。

EquiSize Skew通過單元大小計算的歪斜度,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。2D質量好的單元該值最好在0.1以內,3D單元在0.4以內。

MidAngle Skew通過單元邊中點連線夾角計算的歪斜度,僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。

Size Change相鄰單元大小之比,僅適用于3D單元,最好控制在2以內。

Stretch伸展度。通過單元的對角線長度與邊長計算出來的,僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。

Taper錐度。僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。

Volume單元體積,僅適用于3D單元,劃分網格時應避免出現負體積。

Warpage翹曲。僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質量最好,1為質量最差。

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