搜索CFD分析：什么樣的網(wǎng)格是美麗的網(wǎng)格？
2017-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
網(wǎng)格的質(zhì)量直接決定了CFD計(jì)算的效率、精確性、甚至可行性,今天我們分享幾條“審美標(biāo)準(zhǔn)”,聊一下怎么樣直觀地感受出網(wǎng)格的美麗與丑陋,盡管這些標(biāo)準(zhǔn)未必嚴(yán)謹(jǐn),也不見得適用于所有的情況。
1、Size要合適。
網(wǎng)格不應(yīng)過大,否則會“分辨率不足”,就像手機(jī)的屏幕那樣,只有分辨率夠高,才能看的清楚,如果手機(jī)屏幕只劃分一個(gè)網(wǎng)格,那什么也看不到。網(wǎng)格也不能太小,因?yàn)閱蝹€(gè)網(wǎng)格稍微小一些,總數(shù)量就可能多很多,計(jì)算就要多花掉很多的時(shí)間。所以網(wǎng)格的尺寸是相對而言的,網(wǎng)格大小也不需要是均一的,幾何外形越精細(xì)的地方、流場變化越精細(xì)的地方,網(wǎng)格也應(yīng)該隨之精細(xì),否則盡可能的粗一些無妨。大體上,網(wǎng)格應(yīng)該比其所在位置的“宏觀尺度”低一個(gè)數(shù)量級,好比說,對于一個(gè)細(xì)長的管道,管道的斷面上大約應(yīng)該有10個(gè)以上的網(wǎng)格,才能對于管流有足夠的“分辨率”。
2、身材要?jiǎng)蚍Q。
就像人的身高大體上等于臂展一樣,網(wǎng)格的長和寬,也應(yīng)該盡可能的相等。最美麗的網(wǎng)格都是例如正三角形、正四邊形、正四面體、正六面體這種。雖然網(wǎng)格形狀各異,但大致來說, 單個(gè)網(wǎng)格各條線應(yīng)盡可能長度接近,各個(gè)面的面積也盡量差不多。如果長寬比大于2:1,就比較走樣了,大于5:1,這網(wǎng)格簡直沒法看了。
3、姿態(tài)要端莊。
簡單來說就是不能太扭、太歪。如果上一條說的是“方”,這一條說的就是“正”,理想的網(wǎng)格應(yīng)該盡可能“方方正正”。不要出現(xiàn)某一個(gè)角伸出去很遠(yuǎn)或塌下去很深的情況,或某個(gè)角的度數(shù)與其他的角差別很大。如果是偶數(shù)個(gè)面或棱構(gòu)成的網(wǎng)格,則相對的面或棱盡可能平行。
4、性格要溫順
通常認(rèn)為,網(wǎng)格應(yīng)至少有一條邊大致沿著流線方向。至少說,在可以順著流動方向劃分網(wǎng)格的時(shí)候,盡可能順著來。
5、交際要和諧
網(wǎng)格不是獨(dú)立的,單個(gè)網(wǎng)格與其周圍的網(wǎng)格要很好的過渡,面積不要差太大,形狀不要差太遠(yuǎn)。從小網(wǎng)格到大網(wǎng)格,應(yīng)該是逐步過渡的,一般而言,相鄰網(wǎng)格的體積(或二維網(wǎng)格的面積)相差一倍,就比較夸張了。當(dāng)然某些時(shí)候過渡很難很自然,但最好,特征長度(例如兩個(gè)相鄰正方體網(wǎng)格的邊長)的變化,不要超過2:1。
當(dāng)然了,美是個(gè)很難定義的東西。真正美好的網(wǎng)格未必滿足以上的標(biāo)注,滿足了以上標(biāo)注也未必就是美好的網(wǎng)格,所謂合適的才是最美的,試了才知道。
這里是CFD小學(xué),希望您的網(wǎng)格和您本人一樣美。
附,Gambit里面檢查網(wǎng)格質(zhì)量的若干參數(shù)及其含義:
Area單元面積,適用于2D單元,較為基本的單元質(zhì)量特征。
Aspect Ratio長寬比,不同的網(wǎng)格單元有不同的計(jì)算方法,等于1是最好的單元,如正三角形,正四邊形,正四面體,正六面體等;一般情況下不要超過5:1.
Diagonal Ratio對角線之比,僅適用于四邊形和六面體單元,默認(rèn)是大于或等于1的,該值越高,說明單元越不規(guī)則,最好等于1,也就是正四邊形或正六面體。
Edge Ratio長邊與最短邊長度之比,大于或等于1,最好等于1,解釋同上。
EquiAngle Skew通過單元夾角計(jì)算的歪斜度,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。最好是要控制在0到0.4之間。
EquiSize Skew通過單元大小計(jì)算的歪斜度,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。2D質(zhì)量好的單元該值最好在0.1以內(nèi),3D單元在0.4以內(nèi)。
MidAngle Skew通過單元邊中點(diǎn)連線夾角計(jì)算的歪斜度,僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。
Size Change相鄰單元大小之比,僅適用于3D單元,最好控制在2以內(nèi)。
Stretch伸展度。通過單元的對角線長度與邊長計(jì)算出來的,僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。
Taper錐度。僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。
Volume單元體積,僅適用于3D單元,劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)負(fù)體積。
Warpage翹曲。僅適用于四邊形和六面體單元,在0到1之間,0為質(zhì)量最好,1為質(zhì)量最差。
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