作者：Benoit Mallol，Cadence 高級產品工程經理

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在 CFD 歷史上，結構化網格最早出現，至今仍在使用。結構化網格具有幾個主要優點，例如精確度、生成速度和細胞的均勻分布。Automesh（以前稱為 Autogrid） 擅長生產這些類型的網格，非常適合具有任何葉片幾何形狀的渦輪機械應用。

隨著幾何形狀的復雜性開始增加（現在通常有超過 10k 個表面），出現了對另一種類型的網格——具有非結構化屬性的網格的需求。某些幾何形狀的問題在于它們在定義（“臟”或“不干凈”）方面缺乏準確性，并且它們沒有呈現出可以應用標準結構化網格拓撲的任何特定趨勢。CFD 用戶必須花費大量時間來定義這些新拓撲并在開始網格化之前清理幾何體。換句話說，一旦幾何圖形超出了結構化網格應用的經典范圍，爭論就會開始：我們什么時候應該堅持創建結構化網格，而不是簡單地切換到非結構化網格？ 

如果要考慮的唯一因素是要捕獲的物理特性和所需的精度類型，那么這個問題很容易回答。然而，還有第三個因素：流動求解器必須能夠讀取其背后的網格類型，并且由于大多數流動求解器只接受結構化或非結構化網格，這是一個雙贏的局面。

然而，這種看似雙贏的局面正是 Cadence 提供創新解決方案的地方。Cadence 在為相應應用程序提供正確技術方面享有盛譽，因此，我們的工程師在我們的 CFD 套件中開發了一個解決方案，用戶可以通過單擊在網格劃分方法之間切換，使他們不僅可以在同一項目中訪問--但也在同一個視圖中--所有幾何體的部分，無論首選的網格劃分技術如何。

對于類似葉片的幾何形狀，用戶可以應用結構化方法，對于非旋轉部件，如燃燒室、蝸殼等，用戶可以應用非結構化方法，這兩種方法都在 Automesh 中可用（非結構化模塊以前稱為 Hexpress）。作為示例，一個完整的渦輪機如下所示（此處詳細介紹了完整的模擬）。每個部分都可以單獨完成，網格生成本身是并行的。因此，如果我們有能力同時運行它們，則需要 19 分鐘。 

 

因此，我們看到越來越多的用戶根據幾何組件應用最佳方法。我們絕對可以識別其他一些，例如葉輪及其蝸殼、船舶及其螺旋槳等。

 

 

 

進一步推動這個想法：由于 Cadence 在 Automesh 中提供了兩種網格劃分方法，那么在單個幾何體中的不同位置使用它們怎么樣？我們之前說過，葉片最好用結構化網格模塊創建（它還可以做很多特殊配置，例如冷卻孔、不對稱端壁、外殼處理等）。但是對于任何結構化網格生成器來說，幾何的某些部分仍然很棘手。因此，一種技術包括從結構化網格中移除幾個塊（遠離困難部分），然后重新插入一個非結構化網格塊，其中包括復雜的尖端幾何形狀（如下例所示）。因此，大部分網格都是用結構化網格完成的，但最復雜的部分是用非結構化方法完成的。

 

這還不是全部。Cadence 還提出了使用初始結構化網格生成非結構化網格的想法。實際上，對于體積到表面的方法，非結構化網格通常基于進一步細化的初始笛卡爾或圓柱網格。但細化實際上可以從任何類型的單元排列開始：直線或曲線跟隨任何形狀，它可以支持不同的單元分布。 

一些應用程序非常適合該概念：作為證明，我們將其用于水翼模擬（此處有所有詳細信息）。該網格由海洋模擬背景域上的重疊網格組成。這個重疊的網格遵循箔的幾何曲線，其寬度基于弦，長度基于跨度。結果確實令人印象深刻，并且優于任何其他方法： 

• 全局網格質量非常好（因此網格生成速度提高）

• 粘性層的高度符合理論預期

• 重疊邊界處的單元質量對于求解器插值是最佳的

  

 

所有這些概念都非常重要并且成為可能，因為 Cadence Fidelity Flow 求解器的數據結構 旨在理解這兩種網格技術。換句話說，對用戶來說好處是立竿見影的：不再需要從結構化到非結構化的轉換，從網格到求解器的轉換是直接的，并且流求解器使用結構化和非結構化網格的最佳組合！