在傳統的貼體網格方法中，需要應用映射網格策略，其采用Trans-finite Interpolation(TFI)算法，并將一個正四邊形正交結構化網格映射到多邊形邊界內。這種貼體網格生成方法要求計算域必須有4個拓撲面，并且對邊必須有相同的網格數量。

映射網格策略示意圖

除了貼體網格方法，

還有其他高精度的網格技術嗎？

浸沒邊界法(IST)采用非映射網格策略，其網格劃分方法采用的算法主要有：控制間距，拉伸，縱橫比等，這與笛卡爾網格相同，并同樣適用于笛卡爾網格的生成過程。但其對計算域幾何外形要求卻遠遠比映射貼體網格寬松，IST網格只需要兩個拓撲面，要求在對邊必須有相似的間隔即可。

非映射網格策略

通用流體力學軟件VirtualFlow具備領先的IST網格技術，IST網格技術導入CAD文件即可自動生成結構化網格，并且可根據分析需求對模型分塊及局部加密，在保證精度的前提下，避免前處理部分大量重復性工作，從而更加適合耦合傳熱與運動物體的計算需求。

IST采用多分量單場方程對網格劃分進行控制：

基于VirtualFlow采用IST方法劃分網格，工作路徑簡易，技術路線便捷，且網格質量高，工作路線：

1. 導入3D CAD文件(STL格式)
2. 將CAD文件加載到3D笛卡爾網格中
3. 在固壁附近自動進行細化加密
4. 對于網格細化要求較高的算力需要，可在需要的地方圍繞固壁邊界創建細化子塊進一步加密網格

采用IST網格技術的計算結果佳

IST網格技術計算精度高，這里給出基于IST網格技術，針對不同Re數下二維圓柱繞流算例的計算結果，并與前人數值和實驗結果進行了對比，下圖為Re數為20和100時，圓柱繞流工況中，圓柱周圍流場速度x方向分量的分布情況計算結果。在Re=20工況中，在圓柱周圍布置有一層網格加密過渡；在Re=100工況中，可以看到在計算域中分布有三層網格加密/疏散過渡，并且可以較好地捕捉到圓柱周圍流場流動的非定常效應。

Re=20，圓柱繞流，速度x方向分量分布

Re=100，圓柱繞流，速度x方向分量分布

這里將基于IST網格技術的數值計算結果與前人數值及實驗結果進行對比，如下表所示，對比結果良好，基于IST網格技術的數值計算結果與實驗及浸入邊界法計算結果基本一致。

基于IST網格方法的VirtualFlow計算結果與前人結果對比

這里進一步給出了基于IST網格技術的VirtualFlow對圓柱繞流問題的數值結果，如下圖所示，分別為速度在正交方向上的分解以及壓力情況。

基于IST網格技術的VirtualFlow對圓柱繞流問題的數值結果

這里給出了基于IST網格技術的VirtualFlow在Re=40、100及50-200和3900情況下的圓柱繞流問題的數值結果與Thom(1933)的實驗結果以及Correlation Lange(1998)結果的對比情況，可以看到對比情況良好，基于IST網格技術的VirtualFlow計算結果與前人結果跟隨性良好。

VirtualFlow計算結果與前人結果定量對比

這里進一步給出基于IST網格技術的VirtualFlow數值計算結果與前人數值結果就St for Re=300、C_D及C_L三個方面進行對比，對比結果如下表所示，對比結果良好，與前人結果基本一致。

基于IST網格方法的VirtualFlow計算結果與前人結果對比

IST網格技術的優點

IST技術較傳統貼體網格有突出優勢：

• 可擴展并行多塊方法
• 保留笛卡爾網格的高階精度，在多相流領域十分有利
• 與傳統方法相比，可在短時間內詳細繪制復雜的幾何圖形網格
  
• 每個塊可自動細化網格
• 適用于共軛HT問題
• 適用于RBM

IST網格技術被廣泛應用

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微尺度流動

對微尺度流動的網格生成僅需導入CAD文件，即可一鍵實現自動網格細化與非流動區域網格去除，如下圖所示：

在微流動工況下，IST技術可自動細化網格

IST技術可去除非流動區域的網格

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能源系統

在能源系統中，IST技術也適用于熱交換器、暖通空調和渦輪機的網格劃分

利用IST技術對熱交換器模型進行網格劃分

利用IST技術對渦輪機模型進行網格劃分

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空氣動力學

在空氣動力學領域，IST技術可以用于整車、整機仿真領域，可節省三維網格。

利用IST技術對整車、整機進行網格劃分

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過程科學

在過程科學領域，IST網格技術同樣大放異彩，可針對復雜幾何外形進行快捷高效網格劃分。

利用IST技術對反應器進行網格劃分并進行數值計算

文章來源：多相流在線