隨著海洋幾何形狀變得更加先進，與網格生成相關的復雜性也隨之增加。網格劃分的復雜性與多種因素有關，例如單元類型、單元結構、幾何形狀、拓撲、用戶專業知識、應用程序和網格劃分算法的選擇。隨著工程師需求的提高，商業網格劃分軟件必須處理日益復雜的網格劃分配置。Cadence Fidelity CFD 平臺提供各種針對前緣或鈍邊、自由表面、邊界層、粘性層等的網格劃分技術。這篇博文概述了一些網格劃分策略，以簡化復雜海洋幾何形狀的網格生成。

網格劃分策略

體積比表面積

體到面 (V2S) 是一種強大的并行網格劃分方法，適用于復雜的幾何形狀。它支持不干凈的幾何形狀，例如具有相交或非共形表面的幾何形狀，并且不需要事先進行表面網格劃分。Cadence V2S 網格劃分技術可以生成全六角形和六角主導的非結構化網格。全六面體網格使用懸掛節點來保持一致的六面體結構，而六面體主導網格使用四面體連接不同尺寸的六面體部分，而不引入懸掛節點。

V2S 全六角網格。

表面積與體積

表面到體積 (S2V) 網格生成器是用于高質量表面網格和粘性層的容錯網格生成器。因此，它需要相對干凈的幾何形狀。它在表面上生成非結構化的四方主導網格以及完全四面體或六面體主導的體積網格。

S2V 六芯網。

兩種網格劃分方法均與求解器無關。此外，Cadence Fidelity 平臺提供專用網格質量優化器，可以針對特定求解器調整網格。

表面細化

可選的表面和局部細化功能可以提高目標區域中網格的分辨率。網格均勻性、邊緣接近度和局部曲率都是決定表面網格是否進一步細化的因素。

全局設置

當處理具有多個表面的復雜幾何形狀時，細化每個表面并檢查表面邊緣之間的接近度可能會很乏味。在這種情況下，全局設置有助于細化整個幾何體。下圖所示的船舶上層建筑的幾何形狀是使用 V2S 方法在 Fidelity CFD 平臺上進行網格劃分的。僅使用全局參數，未設置粒度。然而，建議在物理對設計至關重要的區域選擇表面網格細化。  

全局設置用于優化渡輪的所有表面。

體積細化

體積細化對于海洋應用設計研究非常有用，特別是當細化針對某些體積（例如自由表面、致動器盤區域等）時。在處理封閉表面時，應保持最小單元數。用戶可以定義表面之間的接近度以進行額外的體積細化。

在對螺旋槳產生的尾流進行建模時，會在執行器周圍創建一個細化區域，由矩形框表示，如下圖所示。矩形區域之外的區域是自由表面，也進行了一定程度的細化，但細化程度不同。

細化區域由螺旋槳周圍的矩形框（頂部）表示，網格在細化區域內及其周圍生成（底部）。

粘性層插入的靈活性

在 Fidelity CFD 平臺中生成網格時，存在三種粘性層插入技術，如下：

1. 膨脹：該技術將歐拉單元推離固體邊界以插入粘性層。插入的粘性層保持了良好的相鄰體積比。然而，這些層是不規則的，可能不符合用戶定義的高度。

使用 Inflation 插入粘性層。

2. 擠壓：這里，靠近固體邊界的歐拉單元被修剪以插入粘性層并重新連接到遠場。該技術可產生理想高度的粘性層和完美的遠場網格。然而，重新連接層通常由各種細胞類型組成，并且第一個粘性層開始時完全垂直于壁。

使用擠出插入粘性層。

3. 分裂：這里，粘性層插入得非?？?，并且是通過分裂第一個緩沖單元來完成的。因此，該方法僅用于極其復雜的幾何形狀。此方法不能保證相鄰體積比得以維持。

使用分裂的粘性層插入。

盡管粘性層插入技術存在局限性，但仍可確保粘性層 100% 覆蓋整個幾何形狀。

各向異性細化

 V2S網格劃分方法主要用于自由表面或大氣邊界層的各向異性細化。細化是在各向異性遠場網格的網格生成過程結束時進行的。

S2V 網格劃分可為前緣和鈍邊生成各向異性表面網格，并生成高質量的粘性層。這種網格劃分方法可以大大減少細胞計數（與各向同性細胞相比），同時保留表面捕獲。此外，使用 S2V 生成的結構化網格非常適合預測空化。S2V中的擠出技術確保粘性層具有平滑的分布，達到最大高度，并保證第一粘性層完全垂直于墻壁。

使用 S2V 網格劃分方法在水翼的鈍邊上生成結構化網格。

流求解器中的自適應網格細化

在設計新產品時，很難預先預測流場并確定哪些地方需要網格單元。因此，在沒有先驗知識的情況下，過分辨率對于獲得高質量網格來說非常重要，通常會導致大量的計算和內存開銷。

為了克服這個問題，自適應網格細化 (AMR) 在模擬過程中調整網格，確保僅在需要的地方使用網格單元。該方法僅用一小部分細胞即可捕獲所有相關物理現象。因此，模擬的完成速度可以提高 2 倍或更多，特別是對于不穩定流。Fidelity Fine Marine 流動求解器中的自適應網格細化技術可以解決各種前所未有的條件，并動態調整網格以求解所涉及的物理場。  

高速船自由液面變形。