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介紹

盡管計算機處理能力不斷發展，但提高數值模擬的效率仍然至關重要。在 CFD 模擬中，影響解決方案質量的關鍵因素是網格劃分。不能解決流動變量局部變化的網格間距會引入離散化誤差。另一方面，如果網格過度細化，計算時間和工作量會不必要地增加。網格元素類型和數據結構也會影響生成網格所需的人工時間和技能以及每單位精度的成本。

圖 1. 基于局部誤差和基于輸出的自適應技術的比較。

如圖 1 所示，網格自適應（可以是基于局部錯誤的或基于輸出的）是一種用于幫助提高仿真效率的常用技術。非結構化網格自適應已用于減小網格尺寸以達到所需的求解精度。這種技術可以顯著改善處理時間、內存要求和所需的存儲空間。然而，在無法訪問底層 CAD 數據的情況下，適應僅限于提高離體網格分辨率。而 Fidelity CFD 中的網格自適應技術尊重幾何結構，提高網格質量，適應近壁剪切層，并減少改進 CFD 解決方案的運行時間。

挑戰 

使用網格自適應改進網格質量的常見挑戰如下：

• 適應不解決正確的幾何。大多數自適應程序都內置在 CFD 求解器中。因此，它們僅適用于實際幾何形狀（即現有幾何形狀）的多面近似。適應后，一個人得到了錯誤幾何體的理想網格。

• 自適應會降低局部細化網格的網格質量。許多自適應過程使用分而治之的方法來豐富網格，從而將現有網格元素局部劃分為其他元素。雖然編程方便，但這種方法會導致網格質量隨著細化而穩步下降，降低魯棒性，增加運行時間，甚至可能增加離散化

• 在流動變量的梯度很大的近壁剪切層中的適應具有許多挑戰。蠻力方法通常在壁附近使用各向同性細化，導致網格大小爆炸。避免網格尺寸爆炸的常見策略是使用拉伸四面體來解決垂直于壁的大梯度，而不會過度細化平行于壁。然而，這種方法會導致網格質量大幅下降。

• 適應程序通常會導致運行時間過長。這是因為網格要么在某個方向或位置過度細化，要么網格質量在適應過程中下降導致 CFD 求解器出現問題，甚至是何時停止細化過程的簡單問題。

Fidelity CFD 網格劃分的用戶優勢 

Fidelity Pointwise 是一種網格生成解決方案，可在網格構造技術和網格樣式方面提供充分的靈活性。這種靈活性是 Fidelity CFD 網格劃分工具的網格劃分理念，并允許它應用于廣泛的工作流程。Pointwise 網格自適應技術以協調和自動化的方式將網格劃分和求解步驟分開，從而能夠根據正在開發的流動解決方案或基于應用程序的目標來細化網格（如圖 2 所示）

圖 2. 金剛石翼型的網格適應兩個不同的目標，即適應阻力（左）和適應沖擊傳播（右）。

這種自動網格細化工具僅用于網格不足的區域。它首先創建一個基線流動解決方案，然后通過使用該流動解決方案，確定與網格尺寸缺陷相對應的誤差估計。此步驟重復多次以更好地控制網格離散化誤差。對于高質量的 CFD 網格劃分，此方法也可用于離體體素網格劃分，以獲得離體特征的均勻且出色的分辨率，特別是捕獲尾流區域。在圖 3 中，使用網格自適應工具細化了轎車的尾流剪切層網格。

 

圖 3.定義離體特征的網格細化。

帶走

Fidelity Pointwise 網格自適應工具：

• 適應底層幾何形狀。

• 有效地解析邊界層區域內的網格。

• 有效控制自適應速率，逐步提高網格質量。

• 減少運行時間

要了解有關 Pointwise 中的網格自適應的更多信息，請申請免費試用許可證。

文章來源：cadence博客