各向异性网格

各向异性网格在流场中，梯度变化剧烈的地方，如边界层和激波区域，流场呈现各向异性，在求解各向异性流场时，各向异性网格在这些区域中应该有很好的适应性。目前关于三角形网格的生成，主要采用Delaunay方法，或其修正方法（Gridgen/pointwise），其网格生成关键是距离测量，要求三角形的外接圆不包含其他节点在内，由于节点所在空间各方向的伸展度均与一致，故生成的单元也最大程度地满足了与方向无关的要求，单元在形状上夜更接近正三角形。各向异性网格是指网格单元沿某一方向的伸展度较大，而沿另一方向的伸展度较小，单元的形状扁平。在主流区域由于流场的各向同性，应用各向同性网格是一个很好的选择，因此在常见的商用软件中，非结构网格一般都是各向同性的，因为他们并没有捕捉边界层区域，特别是第一层厚度，即y+值，因此各向同性网格在CFD计算中的对一些问题是不适用的，如在下面一些情况不宜采用各向同性网格：1、边界层区域，如果在边界层区域采用各向同性网格，那么网格数量将会使巨大的，是目前软件和硬件技术水平所部能承受的。2、分块网格。在分块网格中，需要保持穿越网格边界时网格尺寸的近似连续，以便降低认为因素对CFD计算结果的影响。如图1所示，交界面网格尺寸不连续，这是不好的网格。3、在形状上，如果表面元素自身是各向异性的。那么各向异性网格在既可以捕捉关键的几何特征又可以保持网格数量在一个合理的范围。4、所以在上述三个问题区域中，采用各向异性网格是一个理想的选择，而采用各向异性网格时，不宜用aspectratio参数来评价网格质量，因为不管是各向异性结构还是非结构网格，其aspectratio都是很大的。在Gridgen/Pointwise中各向异性三角形/四面体网格主要是通过表面变形和顶点变形的方法实现的，如果生成的网格质量没有满足指定值，那么通过最速下降法对网格进行优化，直到满足质量要求，否则会放弃。Pointwise公司把这项技术称为T-Rex（AnisotropicTetrahedralExtrusion），其是一项可以在复杂几何形状边界区域快速生成高质量的边界层网格和空间网格，并且可以对网格畸变参数：Equi-Volume，Equi-Angle，Centroid和MaxAngle进行控制。在Gridgen/Pointwise中网格质量一般是检查Max.IncludedAngleor/andSkewnessCentroid。