CFD前处理的艺术：结构化网格的永恒价值

由于非结构化网格在解决复杂几何形状的边界层、尾流和其他流动特征方面提供了有希望的结果，人们可能会得出这样的结论：结构化网格将很快退出市场，因为其生成时间较长的名声。相反，结构化网格为您提供了非结构化网格可能缺乏的两件事，即质量和控制，并且由于网格的选择在解决方案的准确性中起着重要作用，因此很明显结构化网格将继续存在！

图 1. 为专为噪声计算而设计的多元件翼型生成的结构化网格。

使用结构化网格的优点

时间与记忆

使用结构化网格，可以用比四面体更少的六边形填充相同的体积，从而减少单元数，从而减少 CFD 计算时间和内存使用量。结构化网格通常具有与非结构化网格不同的拓扑结构，因此很难进行直接的单元计数比较。最简单的是，每个六面体可以分解为五个共享边缘的四面体，在相同的流场分辨率下，单元数量减少 5:1。当生成解析长度尺度变化很大的网格时，减少单元数的好处变得非常明显。

解决

流体的流动通常会在一个方向上表现出较强的梯度，而在横向方向上表现出较温和的梯度（例如，边界层、剪切层、尾流）。在这些情况下，可以在具有高纵横比（大约一千或更多）的六角网格上轻松生成高质量的单元。在高度拉伸的四面体上生成精确的 CFD 解决方案要困难得多。（另外，并非所有拉伸的四边形都相等，具体取决于最大夹角。）

结盟

当网格与主要流动方向对齐时，CFD 求解器可以更好地收敛并产生更准确的结果。结构化网格中的对齐几乎是隐式实现的，因为网格线遵循几何图形的轮廓（与流一样），而非结构化网格中则没有这种对齐。

可定义正常

当存在垂直于墙壁或尾流等特征的明确定义的计算方向时，边界条件和湍流模型的应用效果很好。横向法线很容易在结构化网格中定义。

图2 . 结构化网格非常适合涡轮机械应用。

Fidelity Pointwise在其结构化网格生成方法中提供了广泛的功能，支持使用结构化网格进行各种模拟。需要记住的一点是，通过使用适用性足够广泛的网格生成方法，可以消除使用网格拓扑作为实现所需结果的拐杖的情况。

结构化网格将在未来很长一段时间内继续在 CFD 中使用，我们计划继续向 Fidelity Pointwise 添加新功能，使其更适合您的工作。

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