CFD結構化網格的案例
CFD結構化網格和非結構化網格【學習筆記】
從總體上來說，數值仿真計算中采用的網格可以大致分為結構化網格和非結構化網格兩大類。
1。結構化網格
結構化網格是指網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元,為六面體；在拓撲結構上矩形區域內的均勻網格，其節點定義在每一層的網格線上，且每一層上節點數都相等，但這樣復雜外形的貼體網格生產比較困難。
優點：
在結構化網格中，每一個節點及控制容積的幾何信息必須加以存儲，但該節點的鄰點關系則是可以依據網格編號的規律而自動得出的，因此數據結構簡單，不必專門存儲這類信息，這是結構化網格的一大優點；除此外，還具有的優點是：1：網格生成的速度快；2：網格生成的質量好；3：對曲面或空間的擬合大多數采用參數化或樣條插值的方法得到，區域光滑，與實際的模型更容易接近。它可以很容易地實現區域的邊界擬合，適于流體和表面應力集中等方面的計算。
缺點
適用的范圍比較窄，只適用于形狀規則的圖形。
2。非結構化網格
非結構化網格是指網格區域內的內部點不具有相同的毗鄰單元，可以是多種形狀，四面體（也就三角的形狀），六面體，棱形，也可以是六面體。與網格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同。
優點
非結構畫網格沒有規則的拓撲結構，也沒有層的概念。網格節點的分布是隨意的，因此具有靈活性，
缺點：
計算時需要較大的內存。
3。計算精度主要在于網格的質量（正交性，長寬比），并不決定于拓撲。
來源：流體空間
展開 關于CFD網格結構化與非結構化
拓撲其實就是房子的結構。這么理解拓撲比較容易些，以后認識多了，就能徹底通了。
生成結構化網格的軟件gridgen,icem等等都是需要你去建立拓撲，也就是結構，然后軟件好根據你的機構來建立網格，或者砌磚頭，呵呵。
非結構化網格的生成相對簡單，四面體網格基本就是簡單的填充。非結構化六面體網格生成還有些復雜的。但仍然比結構化的建立拓撲簡單多。比如gambit的非結構化六面體網格是建立在從一個面到另外一個面掃描(sweep)的基礎上的。Numeca公司的hexpress的非結構化六面體網格是用的一種吸附的方法。反正你還是要花點功夫。
另外一點就是，結構化網格可以直接應用于各種非結構化網格的CFD軟件，比如你在gridgen里面生成了一個結構化網格，用fluent讀入就可以了。fluent是非結構化網格CFD軟件，它會忽略那些結構化網格的結構信息（也就是B,I,J,K），當成簡單的非結構網格讀入。非結構化六面體網格就不能用在結構化網格的CFD求解器了。
結構化網格仍然是CFD工程師的首選。非結構化六面體網格也還湊合，四面體網格我就不喜歡了。數量多，計算慢，后處理難看。簡單說，如果非結構化即快又好，結構化網格早就被淘汰了。
總結一下：
結構化六面體：建立拓撲（所有軟件gridgen,icem什么的都是一種拓撲概念，界面不一樣罷了），生成網格
非結構化六面體：學習軟件，gambit用掃描方法，hexpress用吸附方法，按照步驟就行了。
非結構化四面體：簡單，看兩頁教程，搞定，就是簡單填充，沒什么技術含量！
其他非結構化網格，棱形等等：學習軟件，按照步驟，很容易。
不管用什么網格軟件，我們最好有比較扎實的CAD(pro/e, solidworks, UG什么的)基礎。熟練的CAD技術太重要了。
展開 組合結構化和非結構化網格：CFD 工程師的圣杯
作者：Benoit Mallol，Cadence 高級產品工程經理
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）。
展開 ICEM-CFD 復雜結構化網格
復雜結構化網格案例圖片展示
ICEM結構化網格重構攪拌釜CFD工作流 ￥59.9
其中，采用ICEM劃分的高質量結構網格對仿真精度起決定性作用：結構化網格的規整拓撲特性可精確捕捉攪拌區復雜渦流，確保流場計算結果可靠性；其邊界層控制能力還能有效模擬近壁面湍流特性。若網格質量不足，易導致數值擴散或收斂困難，使仿真結果偏離實際物理現象。因此，ICEM生成的高質量結構網格是獲得準確攪拌釜仿真數據的重要基礎。
ICEM結構網格劃分技術特別適合化工機械、過程裝備專業的工程師與研究生學習，尤其針對從事攪拌設備CFD仿真的研究人員。該技術能幫助流體仿真工程師解決復雜幾何的網格生成難題，對需要精確模擬攪拌流場（如混合、反應等工業應用）的專業人員極具價值。同時，也推薦CAE軟件應用工程師學習，以提升其處理旋轉機械網格的專業能力。掌握該技能可顯著提升多相流、傳質傳熱等仿真的計算精度，是從事化工設備數字化研發的核心競爭力之一。
1 導入幾何模型
在SpaceClaim軟件中完成攪拌釜三維建模并保存為專用的design.scdoc文件，隨后啟動ICEM新建項目，選擇導入模型時指定文件為design.scdoc，加載完成后通過取消勾選創建材料點等默認設置完成幾何體載入。該格式可直接保留建模軟件中的幾何特征，無需進行中間格式轉換，相較于傳統IGES/STEP導入方式更高效。導入后可在左側模型樹中調整顯示屬性，并為后續網格劃分創建對應的部件命名。
展開 ICEM-CFD復雜結構化網格案例
ICEM鍋爐整體結構化網格案例圖片展示
ICEM-CFD水輪機結構化網格
對于水輪機結構化網格，主要是拆分劃分為主，單個零件畫法以前有過類似的帖子寫過心得！
CFD前處理：結構化網格將永遠存在
由于非結構化網格在解決復雜幾何形狀的邊界層、尾流和其他流動特征方面提供了有希望的結果，人們可能會得出這樣的結論：結構化網格將很快退出市場，因為其生成時間較長的名聲。相反，結構化網格為您提供了非結構化網格可能缺乏的兩件事，即質量和控制，并且由于網格的選擇在解決方案的準確性中起著重要作用，因此很明顯結構化網格將繼續存在！
圖 1. 為專為噪聲計算而設計的多元件翼型生成的結構化網格。
使用結構化網格的優點
時間與記憶
使用結構化網格，可以用比四面體更少的六邊形填充相同的體積，從而減少單元數，從而減少 CFD 計算時間和內存使用量。結構化網格通常具有與非結構化網格不同的拓撲結構，因此很難進行直接的單元計數比較。最簡單的是，每個六面體可以分解為五個共享邊緣的四面體，在相同的流場分辨率下，單元數量減少 5:1。當生成解析長度尺度變化很大的網格時，減少單元數的好處變得非常明顯。
解決
流體的流動通常會在一個方向上表現出較強的梯度，而在橫向方向上表現出較溫和的梯度（例如，邊界層、剪切層、尾流）。在這些情況下，可以在具有高縱橫比（大約一千或更多）的六角網格上輕松生成高質量的單元。在高度拉伸的四面體上生成精確的 CFD 解決方案要困難得多。（另外，并非所有拉伸的四邊形都相等，具體取決于最大夾角。）
結盟
當網格與主要流動方向對齊時，CFD 求解器可以更好地收斂并產生更準確的結果。結構化網格中的對齊幾乎是隱式實現的，因為網格線遵循幾何圖形的輪廓（與流一樣），而非結構化網格中則沒有這種對齊。
可定義正常
當存在垂直于墻壁或尾流等特征的明確定義的計算方向時，邊界條件和湍流模型的應用效果很好。橫向法線很容易在結構化網格中定義。
圖2 . 結構化網格非常適合渦輪機械應用。
展開 ICEM-CFD氣膜/油膜結構化網格
對于大多數人來說，ICEM-CFD劃分氣膜/油膜的網格，找不到合理的方式，其實最關鍵的問題在于模型的特殊性，需要細化模型為主，才會做出更完美的結構化網格。
CFD分析的結構化網格自動生成方法
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。
展開 一種齒輪結構化網格劃分方法
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一般，結構化網格是指相對于非結構化網格而言的概念，指在網格的剖面上看去，任一個網格單元都可以通過類似行列數這樣的特定坐標來表征。對齒輪進行結構化網格劃分有許多優勢，如網格數目少、精度高、質量好等等，結構化網格可以在fluent中進行動網格的處理。下面分步講解對一般齒輪進行結構化網格劃分的方法。使用的軟件有：CAXA電子圖板、任意CAD建模軟件、ICEM-CFD網格劃分軟件。本方法對這些軟件需有一定的使用基礎。注意在任何安裝、打開、保存路徑不要帶有中文，否則會出現各種未知錯誤。
一、二維圖繪制：
首先打開CAXA電子圖板，進行齒輪的二維圖繪制。這里采用的是CAXA2013機械版。
1.雙擊CAXA圖標，在新建工程圖模板的界面，選擇BLANK，即建立空白模板。
2.點擊上方工具欄中的常用—高級繪圖下的齒形圖標。
輸入齒形參數，本例輸入齒數為20，模數為10，壓力角和變位系數采用默認。單擊下一步。
3.在漸開線齒輪齒形預顯界面，輸入有效齒個數。這里如果輸入上一步所規定的齒數，則繪制全齒輪，網格劃分繁瑣。注意到齒輪幾何圖形是中心對稱的，因此只需要繪制一個完整的齒形。
在有效齒數欄中輸入1。因為每個齒形所占的角度是18°，半個齒形占據9°，在有效齒起始角中輸入81，齒將處于屏幕中央位置。
4.點擊屏幕中央的坐標原點確認，得到齒形如下圖所示：
5.用直線工具連接齒形的兩端和坐標原點，用圓工具畫齒輪中心的軸孔，完成后如下圖。注意使用圓工具時，采用圓心加半徑的方式，在確定圓心以后可以手動輸入圓直徑，回車確定。本例輸入100。
6.用修改標簽欄中的裁剪工具，裁去多余曲線段。完成后如下圖所示。
展開 
直播課程 | Cradle CFD 非結構化網格熱流分析基礎培訓（2天）
Cradle CFD提供了兩種不同類型的熱流分析工具：采用結構化網格的scSTREAM和HeatDesigner，以及采用非結構化網格的SC/Tetra 和 scFLOW。scFLOW前身的SC/Tetra具有復雜網格生成功能， 高速計算能力， 且操作界面友好。作為升級版， 發行了scFLOW。scFLOW具有更加穩定的求解器，計算速度最多可以提升3倍。其前處理可以幫助入門級用戶建立復雜的模型以及生成高質量的網格。
1 培訓內容
scFLOW作為新一代的軟件，持續發展更新。此次培訓強調理論和軟件操作相結合，案例豐富多樣，包含內/外單相流分析、穩態/非穩態分析、旋轉機械全三維流場分析、船舶兩相流分析、電子產品熱流分析等。
展開 結構化網格和非結構化網格
到目前為止，結構化網格技術發展得相對比較成熟，而非結構化網格技術由于起步較晚，實現比較困難等方面的原因，現在正在處于逐漸走向成熟的階段。下面就簡要介紹一些這方面的情況。
1.1結構化網格
從嚴格意義上講，結構化網格是指網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元。結構化網格生成技術有大量的文獻資料。結構化網格有很多優點:
1.它可以很容易地實現區域的邊界擬合，適于流體和表面應力集中等方面的計算。
2.網格生成的速度快。
3.網格生成的質量好
4.數據結構簡單
5.對曲面或空間的擬合大多數采用參數化或樣條插值的方法得到，區域光滑，與實際的模型更容易接近。
它的最典型的缺點是適用的范圍比較窄。尤其隨著近幾年的計算機和數值方法的快速發展，人們對求解區域的復雜性的要求越來越高，在這種情況下，結構化網格生成技術就顯得力不從心了。
結構化網格的生成技術只要有：代數網格生成方法。主要應用參數化和插值的方法，對處理簡單的求解區域十分有效。
PDE網格生成方法。主要用于空間曲面網格的生成。
1.2非結構化網格
同結構化網格的定義相對應，非結構化網格是指網格區域內的內部點不具有相同的毗鄰單元。即與網格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同。從定義上可以看出，結構化網格和非結構化網格有相互重疊的部分，即非結構化網格中可能會包含結構化網格的部分。
非結構化網格技術從六十年代開始得到了發展,主要是彌補結構化網格不能夠解決任意形狀和任意連通區域的網格剖分的缺欠.到90年代時,非結構化網格的文獻達到了它的高峰時期.由于非結構化網格的生成技術比較復雜,隨著人們對求解區域的復雜性的不斷提高,對非結構化網格生成技術的要求越來越高.從現在的文獻調查的情況來看,非結構化網格生成技術中只有平面三角形的自動生成技術比較成熟（邊界的恢復問題仍然是一個難題，現在正在廣泛討論）,平面四邊形網格的生成技術正在走向成熟。
展開 Delft3d結構化網格轉MIKE非結構化網格存儲
/// 將delft網格及水深文件轉成DHI的mesh文件
///
/// delft網格文件
/// delft水深文件
/// DHI的mesh文件
public static void CM2FM(string grdfile,string elefile,string meshfile)
{
StreamReader sr = new StreamReader(grdfile);
System.Text.RegularExpressions.Regex regx = new System.Text.RegularExpressions.Regex(@" +|[\r\n]+|ETA=");
string line = sr.ReadLine();
while ((line.StartsWith("*")))
line = sr.ReadLine();
line =sr.ReadLine();
string[] tmp = regx.Split(line.Trim());
sr.ReadLine();
int ig = int.Parse(tmp[0]);
int jg = int.Parse(tmp[1]);
double[,] xpt = new double[ig, jg];
double[,] ypt = new
展開 CFD結構網格與非結構網格的真相
目前人們習慣利用網格形狀對結構網格 (Structural Mesh) 與非結構網格 (Unstructral Mesh) 進行區分，往往稱四邊形及六面體網格為結構網格，而將結構網格之外的網格統統稱之為非結構網格。雖然說這在大多數情況下不會有什么問題，但實際上如果深究的話，這種分類方式還是存在很多的問題。
那么，結構網格與非結構網格到底區別在哪里？
網格算法中的"結構網格"，指的是網格節點間存在數學邏輯關系，相鄰網格節點之間的關系是明確的，在網格數據存儲過程中，只需要存儲基礎節點的坐標而無需保存所有節點的空間坐標。如圖1所示為典型的二維結構網格。對于二維結構網格，通常用i、j 來代表x 及y 方向的網格節點（對于三維結構，利用k 來代表z 方向）。對于如圖所示的網格，在進行網格數據存儲的過程中，只需要保存i=1，j=1位置的節點坐標以及x、y 方向網格節點間距，則整套網格中任意位置網格節點坐標均可得到。需要注意的是，結構網格的網格間距可以不相等，但是網格拓撲規則必須是明確的，如節點（3,4）與（3,5）是相鄰節點。
圖1 二維結構網格示例
圖1的網格也可以是非結構網格。如果在網格文件中存儲的是所有節點的坐標及節點間連接關系的話，那么這套網格即非結構網格。因此，所有的結構網格均可以轉化為非結構形式。相反，并非所有的非結構網格均能轉化為結構網格形式，因為滿足結構化的節點間拓撲關系不一定能夠找得到。僅僅從網格形狀來確定網格是結構網格還是非結構網格是不合適的，四邊形和六面體網格也可以是非結構網格，這取決于它們的網格節點存儲方式。
數值計算需要知道每一個節點的坐標，以及每一個節點的所有相鄰節點。
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