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Re0:从零开始的ICEM网格划分(P1)

2023-06-10 10:46 作者:_SisypheanLearn_  | 我要投稿

假如你对CFD计算网格什么都不懂,建议你看看这篇文档,这是我为自己准备的,以治疗自己的在ICEM网格划分学习时患上的失忆症。

 P1.  计算网格的基本概念

这个部分从零开始先构建你对画网格这件事的结构化认识,目的是使你在未来新手阶段知道你目前的操作在哪个环节,在干什么,不至于迷失自己。有利于建立你对网格划分最宏观上的框架。

1.1 计算域(space domain)

1.1.1 介质域(medium domain)

计算与是你所研究问题的对象区域,是你关心的物理过程发生的场所。它是一个空间区域并充满物质,物质可以是流体,形成流体域(fluid computational domain);可以是固体,形成固体域(solid computational domain)。总之是你需要进行仿真计算的物质区域。

1.1.2 内外流计算域(inner or outer computational domain)

CFD中所研究的大多是流体域。在这之后,还可以对所研究的流动部位进行划分,分为内流域(inner domain)、外流域(outer domain)。内流域是流动发生在固体边界之内的区域,此类流动模型一般除了进、出口,均由固体外边界包围。外流域是包围流动装置的区域,一般多见于航空航天方面的CFD仿真,此时的外边界的指定需要慎重考虑后指定。

1.1.3 混合计算域(hybrid computational domain)

有时研究区域会横跨内、外流区域,如研究喷嘴中的流体从喷嘴到流出喷嘴之后的全过程,这就需要同时考虑喷嘴中的内流区与喷出之后的外流区。


1.1.4 简化流体域

为了节省计算资源,有时可以根据流动现象对流动计算与进行简化,以缩小计算规模。方法一般有:


a. 根据对称性对一半的流体域划分网格

b. 把三维流动转化为二维流动进行研究

c. 根据流动周期性进行简化

1.1.5 多区域计算模型(multi-domain)

存在两个或以上的计算域,使用内面在分界面上传递数据。这又分两种情况

a. interface

此为一类边界类型,多个计算域之间相互接触,创建interface,数据在之间流通。CFD计算中interface成对出现,其上节点不要求一一对应,数据以插值方式传递。

b. interior

计算域中单独出现的内部面。同一计算域中存在不同类型的计算网格时,分界面上会被识别出interior,其上节点不可重合。

interior是自动连通的,interface非自动连通,需要特别设置。

1.2 网格(mesh、cell、grid)

网格是离散以后的封闭体积的计算域元素,是CFD直接应用控制方程的对象,计算计算域中全部网格的物理量即为全场的物理量分布。

网格数目与计算精度并非线性关系,要追求最合适的网格数目,而非最多。


1.2.1 结构网格与非结构网格

根据网格的数据结构划分。

结构网格的拓扑结构为矩形域内的均匀网格,有层的概念,已知某网格的索引坐标可以外推其他网格的索引坐标,这是结构网格最大的优点,方便计算机读取、计算。

非结构网格的拓扑结构不规则,组成复杂。


1.2.2 网格度量——数量

网格数量是最普遍的网格度量指标,包括网格节点、网格面、单元体的数目。网格数量影响计算资源占用,不影响计算收敛性,使用中需要做的是有的放矢局部加密,做好网格独立性验证。


1.2.3 网格度量——质量

有许多评价指标用来评估生成网格的质量,这会影响计算收敛性。这个功能是网格软件自动实现的,不同软件得到的指标结果也不同。


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