Fluent网格划分技巧与经验分享

首先，在网格划分之前，你最好从数值仿真的全局出发，比如精度要求，计算时间要求，机子配置等等，思考一下是使用结构网格，还是非结构网格，抑或是混合网格；因为这关系到接下来的网格划分布置和划分策略。

然后，在确定了网格类型之后，就是根据模型情况，构思一下网格拓扑，就是自己要明确最终想得到什么样的网格，比如翼型网格，是C型，还是O型；一个圆面是想得到“内方外圆”的铜钱币类型的网格，还是一般的网格，等等。这一步有时可能不太清楚，自己有时都不知道什么样的网格拓扑是合适的，那就需要平时多看看这方面的帖子，收集一些划分比较好的网格图片，体会体会。确定了网格拓扑之后，对模型进行划分网格前的准备，比如分割啊，对尺度小对计算结果影响不大的次要几何进行简化，等等。

接着，划分网格。划分网格都是从线网格，面网格，到体网格的；线网格的划分，也就是网格节点的布置，对网格的质量影响比较大，比如歪斜，长宽比，等等，节点密度在GAMBIT中可以通过很多的方法进行控制调整，大家可以看相关的资料。面网格的划分，非结构的网格咱就不说了，结构网格可能有时比较麻烦，这就要求大家最好对那几种网格策略比较了解，比如Quad-Map划分方法所适用的模型形状，在划分的时候对顶点类型及网格节点数的要求（Quad-Map，适用于边数大于或等于4的面，顶点要求为4个End类型，其他为Side类型，对应边的网格节点数必须相等），以此类推，其他的划分方法也有这方面的要求以及适合的形状。当出现了不能划分的时候，可以根据GAMBIT给的提示进行修改顶点类型或网格节点数来满足划分方法的要求。如果实在不能划分，则退而求其次，改用其他方法进行划分或者对面进行分割；等等。关于体网格的划分，与面网格划分所要注意的东西类似。

另外，根据我个人的经验，如果模型比较简单规则，大家最好尽量使用结构网格，比较容易划分，计算结果也比较好，计算时间也相对较短；对于复杂的几何，在尽量少的损失精度的前提下，尽量使用分块混合网格。在使用分块混合网格时注意两点：1）近壁使用边界层网格，这对于近壁区的计算精度很有帮助，尽管使用足够多的非结构网格可以得到相同的结果（倘若在近壁区使用网格不当，那个湍流粘性比超过限定值的警告就可能出现）；2）分块网格在分块相邻的地方一定要注意网格的衔接要平滑，相邻网格的尺寸不能相差太大，尽量控制在1.2左右。否则在计算时容易出现不收敛或者高连续方程残差的问题。

最后，一定要记得预览检查网格的质量。如果网格的质量不好，你就不要抱着侥幸的心理交给Fluent计算了，那肯定是算不好的。所以划分网格要有耐心，不断地调整，直到满足要求为止。原本我以为这一条大家都很在意，经过一段时间的论坛问题观察，其实不然，有很多版友随便划分个网格就急切地导入到Fluent中计算，出问题是理所当然的，但提出的很多问题，有时实在让人无能为力，帮不上忙。再说一遍，一定要检查网格质量，如果不满足要求，就不要导入到Fluent中计算了。

一点小知识：

1. Fluent检查网格质量的方法，网格导入Fluent中之后，grid->check，可以看看网格大致情况，有无负体积，等等；在Fluent窗口输入，grid quality然后回车，Fluent会显示最主要的几个网格质量。

Fluent计算对网格质量的几个主要要求：

1）网格质量参数：
Skewness （不能高于0.95，最好在0.90以下；越小越好）
Change in Cell-Size （也是Growth Rate，最好在1.20以内，最高不能超过1.40）
Aspect Ratio （一般控制在5：1以内，边界层网格可以适当放宽）
Alignment with the Flow（就是估计一下网格线与流动方向是否一致，要求尽量一致，以减少假扩散）

2）网格质量对于计算收敛的影响：
高Skewness的单元对计算收敛影响很大，很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
举个例子：共有112,000个单元，仅有7个单元的Skewness超过了0.95，在进行到73步迭代时计算就发散了！
高长宽比的单元使离散方程刚性增加，使迭代收敛减慢，甚至困难。也就是说，Aspect Ratio尽量控制在推荐值之内。

3）网格质量对精度的影响：
相邻网格单元尺寸变化较大，会大大降低计算精度，这也是为什么连续方程高残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。

4）网格单元形状的影响：
非结构网格比结构网格的截断误差大，因此，为提高计算精度计，请大家尽量使用结构网格，对于复杂几何，在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格，在其他次要区域使用非结构网格。

2. 不要使用那些书上写的y+与yp的计算公式，那个公式一般只能提供数量级上的参考。推荐大家使用NASA的粘性网格间距计算器，设定你想要的y+值，它就能给你计算出第一层网格高度，与计算结果的y+很接近。

3. 关于边界层网格高度与长度的比例，有本CFD书上说，大概在1/sqrt(Re)就可以；另外，也有这种说法，在做粘性计算时，这个比值可以在100-1000之间，无粘有激波计算时，这个比值要相应小点儿，在10-100之间，因为要考虑激波捕捉精度问题。

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