网格生成技术

第十一讲流体仿真与应用网格生成技术CFD网格生成技术结构化网格结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元，（或：网格拓扑相当于矩形域内均匀网格的网格）。各单元和节点的排列规则，邻点间的关系明确。结构化网格有很多优点:▽它可以很容易地实现区域的边界拟合，适于流体和表面应力集中等方面的计算。▽网格生成的速度快。CFD网格生成技术结构化网格优点:▽网格生成的质量好；▽数据结构简单；▽对曲面或空间的拟合大多数采用参数化或样条插值的方法得到，区域光滑，与实际的模型更容易接近。它的最典型的缺点是适用的范围比较窄。CFD网格生成技术非结构化网格非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元（或定义：网格单元和节点没有固定的规律可循，其节点分布是任意的）。网格中的节点的位置无法用一个固定的法则有序的命名。非结构化网格技术从六十年代开始得到了发展，主要是弥补结构化网格不能够解决任意形状和任意连通区域的网格剖分的缺欠。CFD网格生成技术二维网格三维网格结构网格结构网格类型（拓扑）‹根据网格线簇的走向关系，将结构网格归纳为多种基本的拓扑结构。二维网格有O型，C型和H型结构。C型O型H型块结构网格FLUENT的有效网格‹O型网格，零厚度壁面网格，C型网格，一致块结构网格，多块结构网格，非一致网格，非结构三角形，四边形和六边型网格都是有效的。机翼的四边形结构网格非结构四边形网格多块结构四边形网格O型结构四边形网格降落伞的零厚度壁面模拟C型结构四边形网格非结构四面体网格具有悬挂节点的混合型三角形/四边形网格非一致混合网格机翼的非结构网格贴体坐标贴体坐标或称适体坐标或附体坐标（bodyfittedcoordinates,BFC）：就是一种与物面形状相适应的曲线坐标。贴体坐标（1）在一条边上只能有一个坐标的单值地发生变化，而另一个坐标则保持为常数。（2）在两条对应边上，同一曲线坐标的最大值与最小值应当相等，以便在计算平面上能得出矩形区域。物理平面计算平面面网格划分面网格划分命令面网格划分命令对面进行网格划分需要确定以下（划分网格）参数‹待划分网格的面‹网格划分方案‹网格节点间距‹划分面网格选项指定网格划分方案需要指定以下两个参数‹元素（element）‹类型（type）z“元素”参数定义了网格元素的形状（四边形、三角形等），“类型”参数用于定义面上z网格元素的类型（map、submap等）指定网格划分方案的类型（type）指定网格划分方案的元素（element）每个“元素”选项和“类型”选项间的对应关系Quad-Map网格划分方案（meshingscheme）‹采用规则的四边形面网格元素对面进行网格划分Quad/Tri-Map网格划分方案（meshingScheme）‹只适用于包含一个狭长的，由两个逻辑边（side）组成的逻辑长条的几何图形。‹将在逻辑边的两个末端顶点（endpoint）创建三角形网格元素（element），而在其它地方创建四边形网格元素（element）。SubMap网格划分方案（meshingScheme）‹将面划分成多个可用Map方法划分网格的区域，并对每一区域采用Map方法划分网格。内点（C）为角点类型顶点内点（C）为反向点类型顶点Quad-Pave网格划分方案（meshingScheme）‹创建网格元素(element)为四边形的非结构面网格Tri-Pave网格划分方案（meshingScheme）‹创建网格元素(element)为三角形的非规则面网格Quad/Tri-Pave网格划分方案（meshingScheme）‹为面创建Paved网格，网格元素（element）主要由四边形组成，但在所有两个边形成较小夹角的拐角处，网格元素为三角形网格。TriPrimitive网格划分方案（meshingScheme）‹在一个由三个逻辑边（side）组成的面上采用Submap方法进行网格划分。当采用TriPrimitive方法对一个由三个逻辑边（side）组成的面进行网格划分时，Gambit将在面内部设置一个点，作为三个mappable区域的公共端点（endpoint）WedgePrimitive网格划分方案（meshingScheme）‹在一个由三个逻辑边（side）组成的面上建立辐射型网格（radialmesh。当采用WedgePrimitive方法时，Gambit将在公共的发射端点处建立一组三角形元素的网格，而在其它地方创建四边形规则（mapped）网格指定网点间隔（nodespacing）‹GAMBIT有三种方法来指定面上某边的线段数。z线段数目（intervalcount）z线段长度（intervalsize）z最短边（Shortestedge%）指定面网格划分选项（FacemeshingOptions）‹网格划分（Mesh）如果没有选Mesh选项就点击Apply按钮进行网格划分操作，GAMBIT会将选定的面赋予MeshFaces面板上的当前设定参数，但并不对面进行网格划分‹删除旧网格（Removeoldmesh）将删除指定面上存在的所有网格‹忽略网格尺寸功能（Ignoresizefunctions）忽略所有指定的可能对面网格产生影响的尺寸函数。使用MeshFaces面板连接/打断面网格（Link/UnlinkFaceMeshes）‹面网格连接（face－meshing－linking）要求有周期和循环边界，这样才能确保网格能够在一对面上接合。连接面网格（LinkFaceMeshes）‹如果对一个面进行网格划分，而这个面连接着另一个面，GAMBIT会将按对第一个面设置的网格划分参数对两个面都执行网格划分操作。‹需要对每个面设定以下参数：z要创建硬连接的面z作为面网格参考点的顶点z连接面上网格的方向相对于边组成的环的方向z面是否是周期连接的（periodicallylinked）检查面网格（CheckFaceMeshes）‹概述所有在CheckFaceMeshes面板上被指定的面的二维网格质量数据信息的表格‹有关反向网格元素的总数和包含反向元素的指定面的数目的概述根据等角偏斜（equiangleskew）质量评价方法进行评估的面网格体网格划分体网格划分命令（VolumeMeshingCommands）体网格划分（MeshVolumes）‹需要设定以下参数z待划分网格的体z网格划分方案（Meshingscheme）z网格节点间距（Meshnodespacing）z网格划分选项（Meshingoptions）指定网格划分方案（SpecifyingtheMeshingScheme）‹需要设定以下两个参数z元素（Elements）z类型（Type）Elements参数用于定义（应用于该体的）体网格元素的形状；Type参数定义网格划分算法。指定方案元素（SpecifyingSchemeElements）指定方案类型（SpecifyingSchemeType）体网格划分时Elements选项和Type（类型）选项之间的对应关系标记有“X”符号并有阴影的单元格表示元素和类型之间有对应关系Map网格划分方案（MapMeshingScheme）‹为了能采用Map方法，一个体应当包含六个逻辑面（sixsides），每个side如果经过正确的顶点设定，都应该能用Map方法进行（面）网格划分。Submap网格划分方案（SubmapMeshingScheme）‹几何体必须同时满足以下两个规则z每个面可用map或submap方法进行面网格划分z相对的submappable的面，其顶点类型必须是对应一致的TetPrimitive网格划分方案（TetPrimitiveMeshingScheme）‹TetPrimitive体网格划分方案仅能应用于成为逻辑四面体的几何体。要成为一个逻辑四面体，该几何体必须包括且仅包括四个逻辑面，每个逻辑面都是一个逻辑三角形。库勃网格划分方案（CooperMeshingScheme）‹将几何体视为一个或多个逻辑的圆柱体，每个圆柱体都包括顶面、底面（twoendcaps）和一个环面（barrel）。作为圆柱体顶面和底面的两个面被称为sourcefaces（源面），环面则被称为non－sourcefaces（非源面）。Cooper方法能够应用于体现以下特性之一的体•至少由一个面即无法用map方法，也无法用submap方法进行面网格划分。•所有的面都可用map或submap方法，但设置的顶点类型使得几何体无法被分割成采用map方法划分网格的子几何形体体。TGrid网格划分方案（TGridMeshingScheme）‹GAMBIT创建的网格元素主要是四面体网格元素，但也可能包含其它形状的网格元素。‹如果在使用TGrid方法之前，对几何体上的一个或多个面采用了Quad或Quad/Tri方法进行面网格划分。GAMBIT将在先前划分过网格的面的附近适当地创建六面体、金字塔形或契形网格元素。指定体网格划分选项（VolumemeshingOptions）‹网格划分（Mesh）‹删除旧网格（Removeoldmesh）‹忽略网格尺寸功能（Ignoresizefunctions）使用MeshVolumes（划分体网格）面板检查体网格（CheckVolumeMeshes）