《3. 网格生成2010.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3. 网格生成2010.ppt（65页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、网格生成,Fluent网格单元形状,Fluent可接受的网格拓扑结构,关于一个机翼的结构四边形网格,非结构四边形网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,多块结构四边形网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,O类型的结构四边形网格,C-类型的结构四边形网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,机翼非结构三角形网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,非结构四面体网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,带有悬挂节点的三角形与四边形的混合网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,静子-转子非正则混合网格,Fluent可接受的网格拓扑结构,多面体网格,Fluent对几何/网格的特殊要求,轴对称几何必须如此定
2、义：在Cartesian 坐标系下，旋转轴是x 轴,Fluent对几何/网格的特殊要求,允许使用正则或非正则的周期域来建立周期边界。对于正则的周期边界，两个边界上的节点分布必须相同。,网格质量要求,节点的分布密度（网格疏密） 平滑度 单元形状 偏斜度 纵横比 Cell squish index Face squish index,节点的分布密度（网格疏密） 边界层： 湍流边界层 流动通道不应少于5 个网格单元 平滑度 相邻网格单元过渡平缓,网格质量要求,Gambit命令,Gambit命令,Smooth,网格质量要求：单元形状,偏斜度（Skewness）： 单元的形状和与之等价等边单元的形状之偏
3、差,Gambit命令,Edit - Defaults - Mesh -Examine ELEMENT_3D_QUALITY = 6 ELEMENT_QUALITY_LIMIT = 0.97,网格质量要求：单元形状,纵横比（Aspect ratio）,Gambit命令,Edit - Defaults - Mesh -Examine ELEMENT_3D_QUALITY = 2 ELEMENT_QUALITY_LIMIT = 5,网格质量要求：单元形状,Cell squish index Face squish index,命令：grid quality,Fluent中检查网格质量：,创建网格应考
4、虑的问题,划网格所耗用的时间 结构网格与块结构网格耗用时间长 复杂几何宜采用三角形(2D)或四面体(3D) 计算量（网格单元数越少越好） 复杂几何采用三角形或四面体，易于局部加密 中等复杂几何，非结构四边形/六面体网格 相对简单几何，高纵横比的四边形/六面体 离散误差（数值耗散） 加密网格 网格与流动方向相一致(四边形/六面体) 网格平滑，较好的偏斜度、纵横比等 结构网格优于非结构网格,网格拓朴结构与生成算法,结构网格,贴体 精度高 生成方法：代数生成方法，保角变换方法 偏微分方程方法，变分原理方法,Gambit命令 Map,y,x,o,o,物理区域,计算区域,Transform,非结构网格,
5、节点分布完全任意，可以填充任何空间区域，适应性强 易于作网格自适应 精度一般不高于二阶 生成方法：四叉树（二维）/八叉树（三维）方法，Delaunay 方法，阵面推进,Gambit命令 Pave，Tgrid,块结构网格与混合网格,块结构网格 混合网格,Gambit命令 Submap Tet primitive Tri primitive,Fluent网格生成,Gambit使用,检查网格,AutoCAD与Gambit联合使用,AutoCAD生成几何模型 二维图形必须是一个region 三维图形要求其是一个ASCI body 输出ACIS格式文件（.sat文件） Gambit划分网格 导入 清理
6、生成计算区域 划分网格,几何清理工具,Geometry Cleanup Operations,虚拟几何结构,Real 具有自己的几何结构描述通过描述它们的位置和形状的数学公式来确定 Virtual 没有自己的几何结构的描述它们而是通过参考一个或者多个实际的实体来派生出它们的几何结构,模型前景和背景,模型前景直接检查可见的。前景中的实体在形状和结构上都反应了模型的真实外形 模型背景不可直接观察，但背景实体的数学定义确定了模型的整体形状和结构。 GAMBIT 显示和网格划分操作仅仅包含那些存在于模型前景中的拓扑结构,前景vs.背景示例,融合,(a),(b),前景vs.背景示例,GAMBIT 显示和
7、网格划分操作仅仅包含那些存在于模型前景中的拓扑结构,虚拟几何结构操作,融合 分割 连接 皱缩 构造 T-连接,虚拟几何结构的应用,清理导入的几何结构,简化几何结构,简化几何结构,调整网格,Fluent对网格的操作,Fluent对网格的操作,导入网格 非正则网格 检查网格 报告网格的统计数据 平滑/交换网格（Smooth/Swap） 修改网格 转换成多面体网格 将网格分区用于并行计算 网格适应（Adapt）,导入网格,GAMBIT, TGrid, GeoMesh, PreBFC, ICEMCFD, I-deas, NASTRAN, PATRAN, ARIES, ANSYS 同时导入并合并多个网格
8、文件 File - Read - Case. Grid - Zone - Append Case File.,非正则网格,在两个子域会合处的边界上网格节点不同,非正则网格的要求和局限,两个界面边界基于同样的几何 一个面域不能与多于一个的其它面域共享一个非正则界面,使用非正则网格,改变每对非正则边界的边界类型:interface Define - Grid Interfaces.,使用非正则网格,检查网格（Grid - Check）,计算域范围 体积数据统计：负体积意味着一个或多个单元有不合适的连通性，必须消除这些负体积才能继续进行流体计算。 拓扑的校正信息 元素类型的一致性 ,报告网格的统计数
9、据,网格的大小(Grid/Info/Size) 内存的使用(Grid/Info/Memory Usage ) 网格域的信息(Grid/Info/ Zones ) 划分的数据统计(Grid/Info/ Partitions ),平滑/交换网格(Smooth/Swap),光滑重新配置节点 Laplace 光滑，四边形/六面体，不利局部加密 基于偏斜的光滑，三角形/四面体网格，要与面交换交替进行 面交换修改单元的连通性。仅用于三角形和四面体单元的网格,结合基于歪斜的光滑和面交换,1使用一个Minimun Skewness对于3D 是0.8，对于2D 是0.4执行4 个光滑迭代。 2执行交换，直到Nu
10、mber Swapped 降到0 3对于3D 网格，把Minimum Skewness 减小到0.6，重复光滑/交换的步骤。,修改网格,缩放(Scale) 平移（Translatle),转动（Rotate） 合并（Merge）域 分离（Separate）域 建立周期域 命令：grid/modify-zones /make-periodic 分开（Slitting）周期域 grid/modify-zones /slit-periodic,修改网格,融合（Fuse）面域：删除内部边界 分开（sliting）面域 挤出（Extruding）面域:扩大求解域 替换，删除，使不活动和激活域 Grid-Z
11、one- Replace/Delete/Deactivate/Activate Reordering the Domain and Zones:提高内存存取效率,转换成多面体网格,2 、Grid - Polyhedra -Convert Skewed Cells,1、Grid - Polyhedra -Convert Domain,将网格分区用于并行计算,自动划分 手动划分,网格步长估算与差分格式的选取,参考资料,1.张涵信院士的文章：网格与高精度差分计算问题 2.吴江航，韩庆书，计算流体力学的理论，方法及应用书中的相关内容： 网格步长与差分格式的选取 3.粘性网格根据Yplus划分的网格步长
12、计算器： NASA: http:/geolab.larc.nasa.gov/APPS/YPlus/,网格对收敛性与精度的影响,算例一：充分发展管流,进出口为周期性边界条件.mass flow rate=0.0008 kg/s,算例一：充分发展管流,890 cells,3800 cells,残差监视值0.001,残差监视值0.0001,不对称，明显失真,横截面速度分布,算例一：充分发展管流,结论： 粗网格一般定性上是正确的。 密网格有时会明显偏离真实解。 由于系统的非线性性质，可能存在多个解（动力学分岔）。粗网格一般只能捕捉到其中一个解，如果网格拓朴正确，这就是我们需要的解；密网格则能捕捉多个解
13、，只有初值很好或更严格的收敛标准才能保证解的正确性。 求解策略：先用粗网格得到定性正确的解；再换成密网格提高解的精度。,算例一：充分发展管流（2）,残差监视值0.001,残差监视值0.001,残差监视值0.00001,明显失真,一般网格,与流场结构不附的网格拓朴,算例一：充分发展管流（2）,结论： 网格拓朴结构要与流场结构相一致：梯度大的地方要密；梯度小的地方要稀。否则易产生动力学分岔，明显偏离真实解；或只有采用更严格的收敛标准才能保证准确性 初始猜测相同的情况下，一般粗网格收敛较快。因为密网格可以捕捉到非线性系统的多个解，而真实解一般是其中“势能最低”的解，在达到这个“势能最低解”之前可能会在“势能较高解”附近逗留较长时间（如果收敛标准不够严格会停在那里不动），因此不易收敛。,作业,