结构和非结构网格
FLUENT知识点解析
FLUENT知识点解析
1.网格生成：
在使用FLUENT进行模拟之前，首先需要生成一个合适的网格。
网格
的划分对于模拟结果的准确性和计算效率都有很大的影响。
FLUENT提供
了多种网格生成方法，包括结构化网格和非结构化网格。
结构化网格适用
于简单几何形状，而非结构化网格适用于复杂几何形状。
2.边界条件：
在模拟中，需要设置合适的边界条件来模拟真实物理系统中的边界行为。
常见的边界条件包括：壁面条件、入口条件、出口条件和对称条件。
根据具体情况，可以根据需要自定义边界条件。
3.流动模型：
4.输运方程：
FLUENT使用质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来描述流体流动和
传热过程。
质量守恒方程包括连续性方程，动量守恒方程包括Navier-Stokes方程，能量守恒方程包括热传导和对流传热方程。
根据具体问题，可以选择合适的输运方程进行模拟。
5.数值解算方法：
6.辅助模型：
7.后处理：
FLUENT提供了丰富的后处理功能，用于分析和可视化模拟结果。
通
过后处理，可以绘制流速矢量图、压力分布图、温度分布图等，以及计算
流量、阻力系数、换热系数等物理量。
此外，在后处理过程中，还可以进行轨迹计算、剪切应力计算等。
8.并行计算：
9.耦合求解：
以上是FLUENT的一些重要知识点解析。
FLUENT作为一款强大的CFD 软件，具有广泛的应用前景。
在使用FLUENT进行模拟时，需要了解和掌握以上知识点，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
第三讲 AUTODYN 基础理论
(Part Wizard)
Apply
Define
用材料和初始条件填充parts
Wizard 中每一个part用一种材料填充 Wizard 完成以后可以进行附加的填充
每一个附加填充可以替换前一个填充的材料和 初始条件
如果中心在填充区域的内部Lagrange 单元可以被填充 (没有多物质填充功能)
通过以下方式指定保存频率 循环增量
时间增量
计算可以通过保存的AD文件重新开 始 (不是结果文件) 结果保存文件总是比AD文件要小 显示的图像可以通过任意的AD文件 和结果文件创建 动画可以通过一系列的AD文件和结 果文件创建 比抓图更加灵活
输出控制
结果文件 (只应用到3D ) 用来创建图像
ICEM multiblock 网格 (.geo 文件) TrueGrid输入和ICEM相同
材料和初始条件
分别在材料和初始条件面板中定义材料和 初始条件 定义以后, 材料和初始条件就能够在 Part Wizard 建模过程中通过 Fill 选 项给part填充材料和初始条件.
Apply
默认的Байду номын сангаас位制对所有的问题都适用
Workbench数据传到AUTODYN时，单位制会自动 转变为AUTODYN 的单位制
求解控制
上限约束标准
需指定循环极限和时间极限 如果能量错误超过能量分数(默 认5%)AUTODYN 将停止计 算并给出警告信息
一般默认的就 OK 如果初始时间步为0, 它的默认 值为稳定时间步的一半 如果最小时间步为0, 他的默认 值为初始时间步的 1/10th 对大多数 Lagrange计算，稳 定因子最大可以设置为0.9
采用结构化网格还是非结构化网格与需要求解的
结构与非结构网格
采用结构化网格还是非结构化网格与需要求解的具体问题相关。
答案是通过具体的工程问题判断。
请看如下几条：
（1） 复杂几何形状：非结构化网格一般较结构化网格生成速度快。
但是，如果原有几何构形已经有结构化网格，新的几何形状只是稍作改变，则结构化网格生成速度非常快。
除了上述情况：
结构化网格≈几个工作周—一个工作月
非结构化网格≈几个工作时—几天
（2） 精度：对于简单的问题，比如机翼，结构化网格一般比非结构化网格精度高。
但是对于复杂流动，自适应的非结构化网格可能比结构化网格有更好的精度。
（3） 收敛时间：结构化网格比非结构化网格耗时少，因为，迄今为止，已有的算法更加的有效率。
U，数据存于二维数组中)(i
U，数据存于一维数组中i
)
,(j
因此，为了计算残差，需要知道临近单元格的状态。
结构化网格：邻近单元格靠单元格指数增/减1来实现。
非结构化网格：需要存储单元格间的指针。
需要存储空间越多，代码执行的越慢。
ICEM网格拓扑划分
2D网格1
M1 M2
2D网格2
M1
M2
O-grid
2D网格3
M1
M2
L-grid
2D网格4
M1
M2
2D网格5
初始块
Geometry 块
Blocking
遇折则劈o-grid
网格
实体
Pre_Mesh
多块的索引控制->方便选出特定块进行操作
2D网格6：外O-grid的应用
实体
1、建块： 选中高亮的块，勾选 around block；最后删除中间块 2、关联点线； 3、设置边上节点数
左键 中键
右键
转轮
单击并拖动 旋转 移动
单击
选择
（对某些功能单击并 拖动能框选）
确认
上下移动：缩放 水平移动：2D旋转
取消
缩放 ——
附录2：输出网格的方法
非结构网格： 如果四面体网格，生成网格后选择File——〉Export Mesh，选择求解器， solver选择autodyn ，autodyn patible file输出filename.k 不需要的网格 通过选择none进行屏蔽，比如，不需要壳网格shell elements 选择 none， 在这apply或ok。 如果是六面体网格，生成pre-mesh后，右键在这model tree——〉 Blocking——〉pre-mesh，选择 Convert to unstruct mesh；然后选择 File——〉Export Mesh 。solver选择autodyn ，autodyn patible file输出 filename.k 不需要的网格通过选择none进行屏蔽，比如，不需要壳网格 shell elements 选择 none，在这apply或ok。
结构化网格和非结构化网格
结构化网格和非结构化网格结构化网格只包含四边形或者六面体，非结构化网格是三角形和四面体。
结构网格在拓扑结构上相当于矩形域内的均匀网格，器节点定义在每一层的网格线上，且每一层上节点数都是相等的，这样使复杂外形的贴体网格生成比较困难。
非结构网格没有规则的拓扑结构，也没有层的概念，网格节点的分布是随意的，因此具有灵活性。
不过非结构网格计算的时候需要较大的内存。
非结构网格不利之处就是不能很好地处理粘性问题，在附面层内只采用三角形或四面体网格，其网格数量将极其巨大。
现在比较好的方法就是采用混合网格技术，即先贴体生成能用于粘性计算的四边型或三棱柱网格，然后以此为物面边界，生成三角形非结构网格，但是生成复杂外型的四边形或三棱柱网格难度很大。
在物面附近，非结构网格方法，特别是对于复杂外形如凹槽、细缝等处难以处理。
到空间网格的质量，几何外形特性相适应，为了更好地适应其中一方面，有时不得不在另一方面做出让步，因而往往顾此失彼。
计算精度，主要在于网格的质量（正交性，长宽比等），并不决定于拓扑（是结构化还是非结构化）。
采用结构化网格还是非结构化网格，主要看解决什么问题，如果是无粘欧拉方程的话，只要合理布局，结构和非结构都能得到较为理想的结果。
但如果涉及到粘性影响的话，尤其在壁面处，结构网格有一定优势，并且其对外形适应性差的缺点，也可以通过多块拼接网格解决。
目前有的非结构网格软件，也开始借鉴结构网格，如cfx的壁面加密功能。
网格节点走向（这里假设计算过程中物理量定义在网格节点上）贴近流动方向，那么计算的结果就要好一些。
对于不是非常复杂的流动。
例如气体的喷管流动，使用四边形（二维）网格就比三角形网格要好。
不过即便是四边形网格，fluent 也是按照无结构网格进行处理的。
主要是看流向是否与网格平行如果是平行的则计算中不容易出现假扩散，计算的结果就好，但是成角度的时候计算的结果搞不好就有扩散现象，所以不在于结构和非结构。
非结构和结构网格的计算结果如何取决于算法。
结构与非结构网格生成、转化及应用
南京理工大学硕士学位论文结构与１Ｆ结构刚格的生成、转化及应用（ａ）（ｂ）图２．４．Ｉ（ａ）ＧＡＭＢＩＴ生成的网格Ｃｏ）Ｎ格再生成对这一技术的具体实施过程，本文给出了系统结构（见图２．４．２）。
在这一系统中，共分为三个层次：用户界面层、数据处理层、应用层。
图２．４．２系统结构图（１）用户界面层：用户可通过ＧＡＭＢＩＴ提供的系统菜单和可视化界面，实现用户与系统之间的信息交互，根据用户需要完成计算网格建模，并设定物理边界，最后生成图形数据库。
图２．４．３是ＧＡＭＢＩＴ的操作界面，图２．４．４是划分网格用到的主要操作命令面板，划分三维非结构化网格时，需要在命令面板中指定参数：Ｖｏｌｕｍｅｓ（要划分网格的体）、Ｓｃｈｅｍｅ（网格划分方案）、Ｓｐａｃｉｎｇ（网格间距）及Ｏｐｔｉｏｎｓ（其他选项）。
网格划分完成后，接着在求解器（Ｓｏｌｖｅｒ，如图２．４．５）ＦＬＵＥＮＴ５／６环境下设定物理边界。
完成以上操作后，点击Ｆｉｌｅ／Ｅｘｐｏｒｔ／…命令，导ｔＶ，（ｃｘｐｏｒｔ）Ｎ格文件。
南京理Ｔ大学硕士学位论文结构与非结构嘲格的生成，转化及应用图２．４．３ＧＡＭＢＩＴ捶作幂而图２．４．４ＧＡＭＢＩＴ命令面图２．４．５ＧＡＭＢＩＴ求解器（２）数据处理层；在这一层中，用Ｃ＋＋对图形数据库访问，先分析其拓扑结构，然后进行数据遍历，提取必要信息，找出网格划分所需要的类（包括计算区域的边界）。
生成的点、面和体对象，在此称它们为网格类，这种网格类也包括点、面、体之间的相互关系。
对于ＧＡＭＢＩＴ的不同求解器，输出的文件类型包括：·．Ｆｍ姬ＵＴ，·．ＭＳＨ，＊．ＮＥＵ，＊．ＣＤＢ，＊．ＧＲＤ，在这些文件中存储的是所生成非结构化网格的点、面和体信息。
不同类型文件给出的信息各异，这些信息就是本文要利用的图形数据库。
本文主要利用＊．ＮＥＵ和·．ＭＳＨ这两个文件，其中＊．ＮＥＵ中存储节点和控制体的顶点信息，以及控制面、体类型，＊．ＭＳＨ存储网格节点坐标，控制面信息，物理边界等等。
CFD网格及其生成方法概述
CFD网格及其生成方法概述作者：王福军网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。
网格质量对CFD计算精度和计算效率有重要影响。
对于复杂的CFD问题，网格生成极为耗时，且极易出错，生成网格所需时间常常大于实际CFD计算的时间。
因此，有必要对网格生成方式给以足够的关注。
1 网格类型网格（grid）分为结构网格和非结构网格两大类。
结构网格即网格中节点排列有序、邻点间的关系明确，如图1所示。
对一于复杂的儿何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格（block-structured grids）。
图2是块结构网格实例。
图1 结构网格实例图2 块结构网格实例与结构网格不同，在非结构网格（unstructured grid）中，节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。
图3是非结构网格示例。
这种网格虽然生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对具有复杂边界的流场计算问题特别有效。
非结构网格一般通过专门的程序或软件来生成。
图3 非结构网格实例2 网格单元的分类单元（cell）是构成网格的基本元素。
在结构网格中，常用的ZD网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。
而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D 网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。
图4和图5分别示出了常用的2D和3D网格单元。
图4 常用的2D网格单元图5 常用的3D网格单元3 单连域与多连域网格网格区域（cell zone）分为单连域和多连域两类。
所谓单连域是指求解区域边界线内不包含有非求解区域的情形。
单连域内的任何封闭曲线都能连续地收缩至点而不越过其边界。
如果在求解区域内包含有非求解区域，则称该求解区域为多连域。
所有的绕流流动，都属于典型的多连域问题，如机翼的绕流，水轮机或水泵内单个叶片或一组叶片的绕流等。
图2及图3均是多连域的例子。
对于绕流问题的多连域内的网格，有O型和C型两种。
结构与非结构网格之间的转换及应用
边界 条件 的热 传导 算例 ， 以此检 验这种 转换 的 正确性 和 可行性 ．
关键 词 ： 结构 网格 ； 非结构 网格 ； 热传 导 中圈分类 号 ： Ｂ １ Ｔ １５ 文献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ６４ ０ （ ０ ６ ０ —６ ４０ １ ０ —３ ３ ２ ０ ） ６０ ８ ４
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｆｔａ ｓｏ ｎ ｉｎ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌｍｅｈ ｉｔ ｏ － ｓｒ ｃｕ ａ ｓ ｐ ｉ ｔ ｓｏ ｎ ｆ ｒ ｍｔ ｆｓｒ ｃｕ ａ ｓ ｏ ｎ ｎ ｎ ｔｕ ｔｒ ｌ ｃ ｏ ｒ ｏ ｎ ｍｅｈ
ＺＨＡＮＧ ｎ ，ＳＨＥＮＧ ｏ － ｅ Ｍｉ Ｓ ｎ ｇ ｎ ，ＨＵＡＮＧ ｎ — ｏ ｇ ，Ｌｌ Ｊｎ Ｑｉｇ ｈ ｎ Ｕ ｉ
ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． Ｂ ａ ｓ ｏ ｈ ｓｔ ａ ｓ ｏ ｍ ａ ｉｎ，ｔ ｅａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｈ ａ ｔｃ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅａ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｙ ｍｅ ｎ ｆｔ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｏ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｆ ｅｆ ｓ ｏ ｖ ｒ ｅ ｃ ｆ ｔ
浙 江 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＯＦ ＺＨＥ Ｉ ＪＡＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ． ４ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ ０ ｅ ０６
结构与非结构 网格 之 间的转换及应用
张 敏 盛颂 恩。 黄庆 宏。 刘 晶 ． ． 。
环形柱体正交网格和温度分布图3结论给出了一个结构化网格转换成非结构化网格热传导问题的数值求解过程这其中包括正交直角结构化网格和适体结构化网格的转换3个经典的三维导热问题被用来验证此过程的正确性和精确性
维普资讯
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CFD网格的分类，如果按照构成形式分，可以分为结构化和非结构化
结构化：只能有六面体一种网格单元，六面体顾名思义，也就是有六个面，但这里要区分一下六
面体和长方体。
长方体(也就是所有边都是两两正交的六面体)是最理想完美的六面体网格。
但如
果边边不是正交，一般就说网格单元有扭曲(skewed). 但绝大多数情况下，是不可能得到完全没有
扭曲的六面体网格的。
一般用skewness来评估网格的质量，sknewness=V/(a*b*c). 这里V是网格
的体积，a，b，c是六面体长，宽和斜边。
sknewness越接近1，网格质量就越好。
很明显对于长
方体，sknewness=1. 那些扭曲很厉害的网格，sknewness很小。
一般说如果所有网格sknewness>0.1也就可以了。
结构化网格是有分区的。
简单说就是每一个六面体单元是有它的坐标的，这些坐标用,分区号码(B),I,J,K四个数字代表的。
区和区之间有数据交换。
比如一个单元，它的属性是B=1, I=2,J=3,K=4。
其实整个结构化单元的概念就是CFD计算从物理空间到计算空间mapping的概念。
I,J,K可以认为是空间x,y,z在结构化网格结构中的变量。
非机构化：可以是多种形状，四面体（也就三角的形状），六面体，棱形。
对任何网格，都是希
望网格单元越规则越好，比如六面体希望是长方形，对于四面体，高质量的四面体网格就是正四
面体。
sknewness的概念这里同样适用，sknewness越小，网格形状相比正方形或者正四面体就越
扭曲。
越接近1就越好。
很明显非结构化网格也可以是六面体，但非结构化六面体网格没有什么B,IJK的概念，他们就是充
满整个空间。
对于复杂形状，结构化网格比较难以生成。
主要是生成时候要建立拓扑，拓扑是个外来词，英语
是topology，所以不要试图从字面上来理解它的意思。
其实拓扑就是指一种有点和线组成的结构。
工人建房子，需要先搭房粱，立房柱子，然后再砌砖头。
拓扑其实就是房子的结构。
这么理解拓
扑比较容易些，以后认识多了，就能彻底通了。
生成结构化网格的软件gridgen,icem等等都是需要你去建立拓扑，也就是结构，然后软件好根据
你的机构来建立网格，或者砌砖头，呵呵。
非结构化网格的生成相对简单，四面体网格基本就是简单的填充。
非结构化六面体网格生成还有
些复杂的。
但仍然比结构化的建立拓扑简单多。
比如 gambit的非结构化六面体网格是建立在从一
个面到另外一个面扫描(sweep)的基础上的。
Numeca公司的hexpress的非结构化六面体网格是用
的一种吸附的方法。
反正你还是要花点功夫。
另外一点就是，结构化网格可以直接应与于各种非结构化网格的CFD软件，比如你在gridgen里
面生成了一个结构化网格，用fluent读入就可以了。
fluent是非结构化网格CFD软件，它会忽略
那些结构化网格的结构信息（也就是B,I,J,K)，当成简单的非结构网格读入。
非结构化六面体网格
就不能用在结构化网格的CFD求解器了.
结构化网格仍然是CFD工程师的首选。
非结构化六面体网格也还凑合，四面体网格我就不喜欢了。
数量多，计算慢，后处理难看。
简单说，如果非结构化即快又好，结构化网格早就被淘汰了。
总
结一下，
结构化六面体：建立拓扑（所有软件gridgen,icem什么的都是一种拓扑概念，界面不一样罢了），生成网格
非结构化六面体：学习软件，gambit用扫描方法，hexpress用吸附方法，按照步骤就行了。
非结
构化四面体：简单，看两页教程，搞定，就是简单填充，没什么技术含量！其他非结构化网格，
棱形等等：学习软件，按照步骤，很容易。
不管用什么网格软件，我们最好有比较扎实的CAD(pro/e, solidworks, UG什么的)基础。
熟练的
CAD技术太重要了。
另外，有的地方sknewness的定义是(a*b*c)/V，所以大家注意数字的变化，但概念是一样的。