网格及其生成技术概述

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1、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。CFD@XJTU20121.网格生成技术概述•几个动画CFD@XJTU20121.网格生成技术概述1.1网格分类O型网格单块网格C型网格H型网格结构网格one-to-one多块网格patchedoverlapping/chimera非结构网格混合型网格CFD@XJTU20121.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

2、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。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。CFD@XJTU20121.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CFD@XJTU20121.网格生成技术概述易求解光滑CFD@XJTU20121.网格生成技术概述O-grid边界层网格CFD@XJTU20121.网格生成技术概

3、述网格要体现出流动主流方向CFD@XJTU20121.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CutlineO型网格：两边钝头截面——圆形、椭圆形CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CutlineC型网格：一边钝、一边尖界面——翼型CFD@XJTU20121.网格生成技术概述H型网格：两边尖头界面——类菱形CFD@XJTU20121.网格生成技术概述结构网格——多块网格one-to-onepatchedchimeraCFD@XJTU20121.网格生成技术概述结构网格——多块网格CFD@XJTU2012CFD@XJTU2012CFD@XJTU201

4、21.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…CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.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

5、相对结构网格大。CFD@XJTU2012CFD@XJTU2012CFD@XJTU20121.网格生成技术概述非结构网格：CFD@XJTU20121.网格生成技术概述非结构网格：CFD@XJTU20121.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。CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.网格生成技术概述CFD@XJTU20121

6、.网格生成技术概述CFD@XJTU20121.网格生成技术概述动网格、自适应网格：CFD@XJTU2012CFD@XJTU20121.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CFD@XJTU20122.结构网格生成方法结构网格生成方法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-f

7、ittedcoordinates）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。CFD@XJTU20122.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（a）x