采用结构化网格还是非结构化网格与需要求解的
王福军的cfd软件原理与应用
王福军的CFD软件原理与应用1. 引言CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种采用数值计算方法来模拟流体力学问题的方法。
在工程领域，CFD广泛用于流体流动、传热、传质等领域的研究和设计。
本文将介绍王福军开发的CFD软件的原理和应用。
2. CFD软件原理王福军的CFD软件基于Navier-Stokes方程（包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程）和其他物理模型，通过离散化方法和数值解法来求解流场问题。
主要原理包括以下几个方面：2.1 离散化方法•空间离散化：CFD软件将流场的计算区域划分为网格，根据网格类型的不同，可以采用结构化网格或非结构化网格。
•时间离散化：CFD软件采用时间步进方法，将时间区间分为若干个时间步，通过时间步进来求解流场的时间演化。
2.2 数值解法•高阶差分方法：CFD软件采用高阶差分格式来近似方程的导数项，可以提高数值解的精度。
•迭代求解：CFD软件采用迭代算法来求解非线性方程组，如通过迭代更新压力场和速度场等。
2.3 边界条件•固壁边界条件：CFD软件根据流场中的不同物体，确定相应的固壁边界条件，如壁面摩擦、壁面传热等。
•入口边界条件：CFD软件通过设定入口边界条件来模拟流体进入计算区域的状态，如流速、温度等。
•出口边界条件：CFD软件通过设定出口边界条件来模拟流体从计算区域流出的状态。
3. CFD软件应用王福军的CFD软件在多个领域有广泛的应用，以下列举了其中的几个应用案例：3.1 空气动力学分析•汽车空气动力学：通过模拟汽车在不同速度和不同风向下的空气流动情况，分析汽车的气动性能和燃油消耗。
•飞机翼型设计：通过模拟飞机翼型绕流的流动情况，优化翼型的气动性能，提高飞机的升力和减阻特性。
3.2 流体传热分析•散热器设计：通过模拟散热器内部的流动和传热过程，优化散热结构的形状和材料，提高散热性能。
•冷却系统分析：通过模拟冷却系统的管路和设备中的流动和传热情况，优化系统的工作参数，提高冷却效果。
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
(完整)ABAQUS划分网格的方法(读书总结),推荐文档
划分网格的方1.独立实体（independent instance）和非独立实体(dependent instance)对非独立实体划分网格时，应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为part,即对部件划分网格；对独立实体划分网格时, 应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为assembly,即对装配件划分网格2.网格单元形状在MESH功能模块中，Mesh—Controls，弹出Mesh Controls对话框，其中可选择单元形状。
2D 问题，有以下可供选择的单元形状。
1)Quad：网格中完全使用四边形单元；2)Quad-dominated:网格中主要使用四边形单元，但在过渡区域允许出现三角形单元。
选择Quad-dominated类型更容易实现从粗网格到细网格的过渡；3）Tri:网格中完全使用三角形单元；对于3D问题，包括以下可供选择的单元形状：1）Hex:网格中完全使用六面体单元；2）Hex-dominated:网格中主要使用六面体单元，但在过渡区域允许出现楔形（三棱柱）单元；3）Tet:网格中完全使用四面体单元；4）Wedge:网格中完全使用楔形单元；Quad(2D问题)和Hex（3D问题）可以用较小的计算代价得到较高的精度，应尽可能选择这两种单元。
3.网格划分技术Structured(结构化网格)：采用结构化网格的区域显示为绿色；Sweep(扫掠网格)：采用扫掠网格的区域显示为黄色；Free(自由网格)：采用自由网格的区域显示为粉红色；自由网格技术采用Tri和Tet，一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度；结构化网格和扫掠网格一般采用Quad和Hex单元，分析精度相对较高。
4.划分网格的算法使用Quad和Hex单元划分网格时，有两种可供选择的算法：Medial Axis(中性轴算法)和Advancing Front(进阶算法)。
Medial Axis(中性轴算法)：首先把要划分网格的区域分成一些简单的区域，然后使用结构化网格划分技术来为简单区域划分网格。
openfoam运行机理
openfoam运行机理
OpenFOAM的运行机理主要基于三个方面：求解器的选择、网格的划分和解的迭代计算。
1. 求解器的选择：OpenFOAM提供了丰富的求解器选择，根据问题的类型和复杂性可以选择不同的求解器。
求解器对应于具体的守恒方程，根据问题的特性选择适当的求解器用于解方程组，如Navier-Stokes方程组的turbulentIncompressible流体问题可以选择pimpleFoam求解器。
2. 网格的划分：应用程序会将计算域划分为网格单元，网格单元可以是三角形或四边形。
OpenFOAM支持结构化网格和非结构化网格，非结构化网格根据具体的物理问题会采用不同的划分方式，如三角形网格划分算法、四边形网格划分算法等。
3. 解的迭代计算：OpenFOAM采用迭代算法对方程组进行求解。
迭代过程中，根据计算公式和边界条件进行迭代计算，直到达到收敛条件。
OpenFOAM提供了各种迭代算法，如Jacobi迭代、Gauss-Seidel迭代、SOR迭代等。
在计算过程中，OpenFOAM会根据问题的物理特性、边界条件、网格划分等参数，进行迭代计算，直至得到收敛的解。
同时，OpenFOAM还提供了丰富的后处理功能，可以对计算结果进行可视化和分析。
数值传热学 第六章答案 (2)
数值传热学第六章答案简介本文档将为读者提供《数值传热学》第六章的答案。
第六章主要涉及热对流传热的数值计算方法，包括网格划分、边界条件、离散方法等内容。
通过本文档，读者将了解如何使用数值方法解决热对流传热问题，并学会应用这些方法进行实际计算。
问题回答1. 简述热对流传热的数值计算方法。
热对流传热的数值计算方法主要包括三个步骤：网格划分、边界条件设置和离散方法。
网格划分是指将传热区域划分为若干个离散的小单元，每个单元内部温度变化均匀。
常见的网格划分方法有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，易于处理；非结构化网格则适用于复杂几何形状。
边界条件设置是指给定物体表面的边界条件，如温度或热流密度。
边界条件的设置需要根据实际问题来确定，可以通过实验或经验公式来获取。
离散方法是指将传热控制方程进行离散化，通常使用有限差分法或有限元法。
有限差分法将控制方程离散化为代数方程组，而有限元法则通过近似方法将方程离散化。
2. 什么是结构化网格和非结构化网格？它们在热对流传热计算中有何不同？结构化网格是指由规则排列的矩形或立方体单元组成的网格。
在结构化网格中，每个单元与其相邻单元之间的联系都是固定的，因此易于处理。
结构化网格适用于简单几何形状，如长方体或圆柱体。
非结构化网格是指由不规则形状的三角形、四边形或多边形组成的网格。
在非结构化网格中，每个单元与其相邻单元之间的联系可能是不确定的，需要使用邻接表来表示网格拓扑关系。
非结构化网格适用于复杂几何形状，如复杂流体流动中的腔体或障碍物。
在热对流传热计算中，结构化网格和非结构化网格的主要区别在于网格的配置方式和计算复杂度。
结构化网格由正交单元组成，计算稳定性较高，但对于复杂几何形状的处理能力较差。
非结构化网格可以灵活地适应复杂几何形状，但计算复杂度较高。
3. 如何设置边界条件？边界条件的设置是热对流传热计算中非常重要的一步，它决定了计算结果的准确性和可靠性。
C型管道结构化网格
C型管道结构化网格
从总体上来说，数值仿真计算中采用的网格可以大致分为结构化网格和非结构化网格两大类。
1。
结构化网格
结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元,为六面体；在拓扑结构上矩形区域内的均匀网格，其节点定义在每一层的网格线上，且每一层上节点数都相等，但这样复杂外形的贴体网格生产比较困难。
优点：
在结构化网格中，每一个节点及控制容积的几何信息必须加以存储，但该节点的邻点关系则是可以依据网格编号的规律而自动得出的，因此数据结构简单，不必专门存储这类信息，这是结构化网格的一大优点；除此外，还具有的优点是：1：网格生成的速度快；2：网格生成的质量好；3：对曲面或空间的拟合大多数采用参数化或样条插值的方法得到，区域光滑，与实际的模型更容易接近。
它可以很容易地实现区域的边界拟合，适于流体和表面应力集中等方面的计算。
缺点
适用的范围比较窄，只适用于形状规则的图形。
2。
非结构化网格
非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元，可以是多种形状，四面体（也就三角的形状），六面体，棱形，也可以是六面体。
与网格剖分区域内的不同内点相连的网格数目不同。
优点
非结构画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，
缺点：
计算时需要较大的内存。
3。
计算精度主要在于网格的质量（正交性，长宽比），并不决定于拓扑。
结构化网格和非结构网格的适用性问题
结构化网格和非结构网格的适用性问题关于结构化网格和非结构网格的适用性问题有些前辈认为，数值计算中应采用结构化网格，如果非结构网格则计算结果将“惨不忍睹”。
搞压气机计算的同行也认为，必须用结构化网格。
然而，对复杂的计算域，如果采用结构化网格必然造成网格质量的急剧下降，扭曲加大等问题，这时是不是应该采用非结构网格？对此问题的看法是：1、非结构网格使用很方便，外型越复杂就越显示出其优越性；至于计算结果的精度，就要看非结构网格在单元网格面、体积处理上方法是不是比结构网格要差。
就fluent软件而言，它是用体积积分法求解雷诺平均方程的，在单元网格面、体积处理上方法好像是按非结构网格方法处理的。
你就是按结构网格方法来生成网格，进入fluent中，进行数值计算时都是按非结构网格来处理，所以在fluent中，你用结构化网格方法生网格，和用非结构网格计算没多大区别！以上仅代表个人看法。
2、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）。
例如同样的2d的10×10的正交网格，fluent 采用非结构化方式对网格编号，另一种软件按结构化网格处理，如果其它条件相同，二者的精度应该是一样的。
3、我们通常所说的非结构化网格，第一映象就是网格质量差，不正交的，编排无规律的网格的三角形网格或四面体网格，实际上一个二维区域的三角形网格，如果控制得好（如相邻控制体中心的连线与公共边基本接近正交的话），其与结构化网格（网格正交性好）的精度是一致的。
4、我个人感觉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。
事实上，目前有的非结构网格软件，也开始借鉴结构网格的优点，在壁面处进行了类似结构网格的处理，如cfx的壁面加密功能。
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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。