结构和非结构网格

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sknewness0.1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。拓扑其实就是房子的结构。这么理解拓扑比较容易些，以后认识多了，就能彻底通了。生成结构化网格的软件gridgen,icem等等都是需要你去建立拓扑，也就是结构，然后软件好根据你的机构来建立网格，或者砌砖头，呵呵。非结构化网格的生成相对简单，四面体网格基本就是简单的填充。非结构化六面体网格生成还有些复杂的。但仍然比结构化的建立拓扑简单多。比如gambit的非结构化六面体网格是建立在从一个面到另外一个面扫描(sweep)的基础上的。Numeca公司的hexpress的非结构化六面体网格是用的一种吸附的方法。反正你还是要花点功夫。另外一点就是，结构化网格可以直接应与于各种非结构化网格的CFD软件，比如你在gridgen里面生成了一个结构化网格，用fluent读入就可以了。fluent是非结构化网格CFD软件，它会忽略那些结构化网格的结构信息（也就是B,I,J,K)，当成简单的非结构网格读入。非结构化六面体网格就不能用在结构化网格的CFD求解器了.结构化网格仍然是CFD工程师的首选。非结构化六面体网格也还凑合，四面体网格我就不喜欢了。数量多，计算慢，后处理难看。简单说，如果非结构化即快又好，结构化网格早就被淘汰了。总结一下，结构化六面体：建立拓扑（所有软件gridgen,icem什么的都是一种拓扑概念，界面不一样罢了），生成网格非结构化六面体：学习软件，gambit用扫描方法，hexpress用吸附方法，按照步骤就行了。非结构化四面体：简单，看两页教程，搞定，就是简单填充，没什么技术含量！其他非结构化网格，棱形等等：学习软件，按照步骤，很容易。不管用什么网格软件，我们最好有比较扎实的CAD(pro/e,solidworks,UG什么的)基础。熟练的CAD技术太重要了。另外，有的地方sknewness的定义是(a*b*c)/V，所以大家注意数字的变化，但概念是一样的