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網格劃分類型與算法

發布時間:2023-02-24作者來源:印寧華瀏覽:3735


網格方案的選取和網格質量是CAE仿真分析的支點,沒有網格就沒有數值計算。網格沒有認真對待,你給我一個結果,我也不相信。

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1. 網格劃分常用算法

常用的二維平面和三維曲面網格單元是三角形單元、四邊形單元,三維實體網格中,有四面體單元、六面體單元等。


從拓撲上來說,可以把有限元網格生成方法分為兩大類:


  • 結構化 (constructed) 網格生成方法;


  • 非結構化 (non-constructed) 網格生成方法,其可以細分為更多的劃分方法。


結構化方法是指所有的內部節點都擁有相同數目的相鄰單元,而非結構化方法剛恰恰相反。結構化方法效率高,速度快,并且有許多優化措施,對于形狀較簡單的物體,結構化方法不失為一種好的方法,但對于大量的工程問題多為復雜邊界,使得非結構化方法的優越性能得到體現。非結構化網格生成方法又稱為自動網格生成方法,所謂自動是指算法程序不需要任何用戶干預就可以在任意復雜的區域生成有效的有限元網格。

2. 結構化網格

結構化網格是指網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元,即網格體系中節點排列有序、鄰點間的關系明確。該網格可以用直角坐標系或圓柱(球)坐標系下的坐標值表示出來其網格位置 (x,y,z) 及大小的。

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結構化網格優點:


  • 利用這種網格進行數值計算的誤差很小,容易收斂,它可以很容易地實現區域的邊界擬合,適用于流體和表面應力集中等方面的計算。


  • 網格生成的速度快,生成的質量好,數據結構簡單。但它只能用于模擬幾何結構較為簡單的幾何形體。


結構化網格典型的缺點:


  • 適用的范圍比較窄,只適用于形狀規則的圖形。尤其隨著近幾年的計算機和數值方法的快速發展,人們對求解區域的幾何形狀的復雜性的要求越來越高,在這種情況下,結構化網格生成技術就顯得力不從心了。

3. 非結構化網格

非結構化網格節點的位置無法用一個固定的法則予以有序地命名,即與網格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同。

4. 兩種網格類型的比較

在fluent中,對同一個幾何造型,如果既可以生成結構化網格,也可生成非結構化網格,當然前者要比后者的生成復雜的多,那么應該選擇哪種網格,兩者計算結果是否相同,哪個的計算結果更好些呢?


一般來說,結構網格的計算結果比非結構網格更容易收斂,也更準確。結構化網格計算速度快一些,但是網格劃分需要技巧和耐心。非結構化網格容易生成,但相對來說速度要差一些。


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