在CFD分析的全自動優化過程中，一個關鍵任務就是如何實現模型、網格的自動生成以及CFD流場分析的自動運行。最近，我們在的一個名為“GAMMA”研究項目中，遇到這樣一個難題——要求自動的生成一個結構化網格。

為什么要結構化網格

與非結構化網格相比，結構化網格可以極大地加快流場分析，并且能得到一個精度較好的結果。在大型設計研究中進行高質量的分析時，兩者都可以很好的應用。然而，在優化研究中，非結構化網格的自動化生成會更加容易實現——只需幾何模型就可以實現。結構畫網格卻不是這么簡單。

結構網格的挑戰

關鍵問題在于結構化網格如何去填充一個任意幾何的全部特征？舉個我們研究的例子，例如渦輪增壓器的蝸殼，它就存在一個雖然很小，但卻很難處理的幾何特征——蝸舌。如下圖所示：

蝸舌區域是蝸管體和出口段之間的過渡區域。這對于結構網格來說有點復雜。對于蝸管主體，可以很好劃分結構化網格，一般這部分的結構化網格方式比較明確。但是在蝸殼存在蝸舌結構，如何對蝸舌處劃分結構化網格？在這里就有一些用戶迷茫了。

幾何框架

考慮在這樣的蝸殼幾何生成結構化網格，那么就需要要為網格系統提取一些有用的信息。對于各類復雜幾何，是不可能只以一種方式來自動生成結構化網格。我們所做的不僅是生成出新設計的網格，還基于CAESES軟件建立一套基于模型參數化的幾何框架（能引導生成結構化網格），它在某種邏輯上展示了網格是如何劃分的，然后用該幾何框架生成結構畫網格。下圖展示了幾何框架是如何布置的。

通過這些幾何信息，實現了對這個復雜幾何結構的結構化網格劃分。由于這些內部曲線是模型本身的一部分，所以當修改蝸殼的設計變量時，它們也會自動調整。對于無界面使用者，也可以在優化過程中通過腳本形式創建幾何，實現相同的效果，例如通過外部優化工具控制。這也使得該方法能直接適用于HPC環境。

延伸方案

創建幾何框架是一個額外的工作（加上創建自動化腳本以及相關工作）。然而，以一種靈活的方式來創建該幾何模型，對于日后遇到類似項目時，就可以重復使用這套模型。例如，增壓器渦輪葉片的周期性流道提取工作，就是一個創建參數化模型及幾何框架的過程。用戶僅需要創建一次模型，在今后的葉輪項目中重復使用，即使葉片形狀發生改變，如下動圖所示。

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