网格及其生成技术概述

优点：计算精度高，同样计算精度下网格数量少，非常适合粘性 流动的计算，尤其对于边界层流动的分辨率高。计算内存与CPU 消耗相对非结构网格小。 缺点：对于具有复杂几何结构的流动，很难生成结构网格。人工 操作较多，可以说是体力活。
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1.网格生成技术概述
结构网格——单连通区域
求解区域边界线内不包含有非求解区域
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2.结构网格生成
贴体网格法
格式构造、边条处理的形式/精度统一，但计算方程复杂
贴体网格：一般曲线坐标系，且所有边界是一条曲线坐标的网格线
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
动网格、自适应网格：
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O型网格： 两边钝头截面 ——圆形、椭圆形
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1.网格生成技术概述
Cut line
C型网格： 一边钝、一边尖 界面——翼型
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1.网格生成技术概述
H型网格：两边尖头界面——类菱形
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1.网格生成技术概述
结构网格——多块网格
one-to-one
• 几个动画
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1.网格生成技术概述
1.1 网格分类
O型网格 单块网格 结构网格 one-to-one 多块网格 非结构网格 patched overlapping/chimera C型网格 H型网格
混合型网格
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1.网格生成技术概述
结构网格 结构网格
在每一个方向上定义一个指标（i，j，k），通过指标的 增减可以很快确定网格点之间的邻近关系。 二维网格单元：四边形； 三维网格单元：六面体。
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
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1.网格生成技术概述
非结构网格
优点：具有优越的几何灵活性，可适应于任意复杂几何结构流动。 同时其随机的数据结构非常利于网格自适应。人工干预少，可实现 自动生成。
缺点：计算精度相比结构网格较低，同样计算精度下网格数量多。 具有各向同性特点使其对粘性流动的计算分辨率不高。网格点之间 的拓扑关系需另外储存，计算内存与CPU消耗相对结构网格大。
patched
chimera
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1.网格生成技术概述
结构网格——多块网格
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1.网格生成技术概述
非结构网格
舍去网格之间结构性限制，节点和单元的分布是任意的。 二维网格单元：三角形、四边形； 三维网格单元：四面体、金字塔、三棱柱、六面体、多面体…
（b）ζ-η 计算平面 CFD@XJTU2012 （a） x-y物理平面
2.结构网格生成方法
生成贴体坐标系的方法
保角变换法： 计算量小，仅适用二维问题，适用范围有限 代数法： 计算量小，适用范围广，拐点、物面处网格质量 难以控制 微分方程法： 计算量大，网格质量高 代数法生成初始网格 微分方程法进行网格光顺
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1.网格生成技术概述
非结构网格：
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1.网格生成技术概述
非结构网格：
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1.网格生成技术概述
混合网格 混合网格
结合结构网格与非结构网格特点，最大程度克服其各自缺点。
如物面附近采用结构网格布置以提高对粘性剪切层的分辨率， 远离物面采用六面体核，大大减少计算网格数量等。
第十章 网格及其生成技术概述
主讲：王 娴 航天航空学院
本章课件为许丁老师制作，特此感谢！
1.网格生成技术概述
计算域的网格具有两层含义：
1. 要在计算域内分布适当点的集合，从而将连续 问题转化为离散问题；
2. 要建立点与点之间的关联信息，以便于有效地进 行信息的储存和取用。
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1.网格生成技术概述
如果计算区域的各边界是一个与坐标轴都平行的规则区域， 则可以很方便地划分该区域，快速生成网格； 需要采用数学方法构造一种坐标系，其各坐标轴恰好与被 计算物体的边界相适应，这种坐标系称为贴体坐标系 （body-fitted coordinates） 直角坐标系是矩形区域的贴体坐标系，极坐标是环扇形区 域的贴体坐标系。
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1.网格生成技术概述
结构网格： 存储方便，计算精度高 / 复杂区域难以生成 非结构网格： 存储量大，不易构造高阶精度 / 方便复杂外形生成 混合网格： 综合优点
商用软件：GRIDGEN、Gambit、 ICEM-CFD等
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2.结构网格生成方法
结构网格生成方法
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1.网格生成技术概述
易求解
光滑
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1.网格生成技术概述
O-grid 边界层网格
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1.网格生成技术概述
网格要体现出 流动主流方向
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1.网格生成技术概述
结构网格——多连通区域
求解区域边界线内包含有非求解区域
Cut line
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2.结构网格生成方法
使用贴体坐标系生成网格的方法的基本思想
假定有图（a）所示的在x-y平面内的不规则区域； 在该区域中相交的两个边界作为曲线坐标系的两 个轴，记为：ζ和η； 在该物体的四个边上可规定不同地点ζ和η的取 值，例如可假定A点 ζ=0 ， η=0 ，C点有 ζ=1 ， η=1； 把ζ和η看成是另一个计算平面上的直角坐标系 的两个轴，根据上面的规定的ζ和η的取值原则， 在计算平面上的求解区域就简化成了一个矩形区域； 只要给定每个方向上的总节点数，立即可以生成 一个均匀分布的网格（b）； 如果能在 x-y平面上找出与 ζ-η 平面上任意一点 相对应的位置，则在物理平面上的网格可轻松生成； 问题：如何建立这两个平面间的关系 ---生成贴 体坐标的方法