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網(wǎng)格劃分類型與算法

發(fā)布時(shí)間:2023-02-24作者來源:印寧華瀏覽:2993


網(wǎng)格方案的選取和網(wǎng)格質(zhì)量是CAE仿真分析的支點(diǎn),沒有網(wǎng)格就沒有數(shù)值計(jì)算。網(wǎng)格沒有認(rèn)真對待,你給我一個(gè)結(jié)果,我也不相信。

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1. 網(wǎng)格劃分常用算法

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


從拓?fù)渖蟻碚f,可以把有限元網(wǎng)格生成方法分為兩大類:


  • 結(jié)構(gòu)化 (constructed) 網(wǎng)格生成方法;


  • 非結(jié)構(gòu)化 (non-constructed) 網(wǎng)格生成方法,其可以細(xì)分為更多的劃分方法。


結(jié)構(gòu)化方法是指所有的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)都擁有相同數(shù)目的相鄰單元,而非結(jié)構(gòu)化方法剛恰恰相反。結(jié)構(gòu)化方法效率高,速度快,并且有許多優(yōu)化措施,對于形狀較簡單的物體,結(jié)構(gòu)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(fù)雜邊界,使得非結(jié)構(gòu)化方法的優(yōu)越性能得到體現(xiàn)。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成方法又稱為自動網(wǎng)格生成方法,所謂自動是指算法程序不需要任何用戶干預(yù)就可以在任意復(fù)雜的區(qū)域生成有效的有限元網(wǎng)格。

2. 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)所有的內(nèi)部點(diǎn)都具有相同的毗鄰單元,即網(wǎng)格體系中節(jié)點(diǎn)排列有序、鄰點(diǎn)間的關(guān)系明確。該網(wǎng)格可以用直角坐標(biāo)系或圓柱(球)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值表示出來其網(wǎng)格位置 (x,y,z) 及大小的。

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結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格優(yōu)點(diǎn):


  • 利用這種網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的誤差很小,容易收斂,它可以很容易地實(shí)現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合,適用于流體和表面應(yīng)力集中等方面的計(jì)算。


  • 網(wǎng)格生成的速度快,生成的質(zhì)量好,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單。但它只能用于模擬幾何結(jié)構(gòu)較為簡單的幾何形體。


結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格典型的缺點(diǎn):


  • 適用的范圍比較窄,只適用于形狀規(guī)則的圖形。尤其隨著近幾年的計(jì)算機(jī)和數(shù)值方法的快速發(fā)展,人們對求解區(qū)域的幾何形狀的復(fù)雜性的要求越來越高,在這種情況下,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)就顯得力不從心了。

3. 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置無法用一個(gè)固定的法則予以有序地命名,即與網(wǎng)格剖分區(qū)域內(nèi)的不同內(nèi)點(diǎn)相連的網(wǎng)格數(shù)目不同。

4. 兩種網(wǎng)格類型的比較

在fluent中,對同一個(gè)幾何造型,如果既可以生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,也可生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,當(dāng)然前者要比后者的生成復(fù)雜的多,那么應(yīng)該選擇哪種網(wǎng)格,兩者計(jì)算結(jié)果是否相同,哪個(gè)的計(jì)算結(jié)果更好些呢?


一般來說,結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果比非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格更容易收斂,也更準(zhǔn)確。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格計(jì)算速度快一些,但是網(wǎng)格劃分需要技巧和耐心。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格容易生成,但相對來說速度要差一些。


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