CFD網格建模的案例
COMSOL 軟件技術指南：高效 CFD 建模的網格劃分技巧
我們創建的第一個網格通常不夠理想，往往需要改變幾何結構、網格，或同時對兩者進行修改。COMSOL Multiphysics 中的幾何結構和網格劃分序列可以很好地應對這一問題。幾何序列中引入的變化可通過模型向下傳播，如此一來，在幾何結構中引入變化時，就無需重新指定物理場或網格設置。此外，我們也可以大幅更改網格設置，重建整個網格序列，而不用從頭開始操作。另一種可能性是在幾何結構和網格中使用參數，從而得到一個模型，在其中單擊幾下即可將網格細化。
本系列文章只是初步揭示了在 COMSOL Multiphysics 中創建網格的可能性。除此之外，你還可以使用更多設置和選項進行 CFD 建模。
來源：COMSOL
展開 NASA眼中的CFD未來 |（4）幾何建模與網格劃分
SMD方法可以有效地提高凹角處的網格質量
由8個分區著色處理器生成的6100萬單元F22戰斗機網格
在網格劃分軟件對高性能計算資源的利用方面，商業CFD和網格劃分代碼通常運行在數十億單元數的情況，
雖然數百億的網格在技術上是可行的，但很少有用戶使用這么大的網格。目前
大多數HPC網格是在本地服務器上完成的，同時云計算的試驗也在推進當中。
一些國家
實驗室可以使用比商業用戶更強大的計算機，但其使用的網格仍然在百億級別，而且還受到數據I/O效率的困擾，目前花費了
相當多的資源研究如何壓縮CFD數據，以便可以適用于現有的計算集群和用于后處理的的工作站
。
基于解決方案的網格自適應過程
近年來，對于復雜邊界表示(Boundary REPresentation)特征、表面曲率和底層表面參數化，初始和適應性網格生成的自動化程度有所提高。NASA、波音等也在持續推進自適應非結構網格方法的驗證。研究表明，相較于固定網格，自適應網格能夠大大減少人工成本。
一些非傳統的外部空氣動力學求解器，如CONVERGE和Cart3D，也在繼續發展高性能的笛卡爾切割單元方法來適應網格細化。
某型發動機的快速笛卡爾網格生成算法
幾何建模
幾何建模被提議作為2020年路線圖中的新元素。這是因為航空工程界有了同時獲取多種形式幾何模型的需求。這些需求在一些商用軟件中出現了越來越頻繁的應用。一個例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓撲優化工作流程。
盡管商業MCAD軟件無法以高級CFD應用程序所需的方式提供對底層幾何模型的訪問，但依然愿意推進定制幾何建模系統的能力。
展開 NASA眼中CFD的未來（4）幾何建模與網格劃分
SMD方法可以有效地提高凹角處的網格質量
由8個分區著色處理器生成的6100萬單元F22戰斗機網格
在網格劃分軟件對高性能計算資源的利用方面，商業CFD和網格劃分代碼通常運行在數十億單元數的情況，
雖然數百億的網格在技術上是可行的，但很少有用戶使用這么大的網格。目前
大多數HPC網格是在本地服務器上完成的，同時云計算的試驗也在推進當中。
一些國家
實驗室可以使用比商業用戶更強大的計算機，但其使用的網格仍然在百億級別，而且還受到數據I/O效率的困擾，目前花費了
相當多的資源研究如何壓縮CFD數據，以便可以適用于現有的計算集群和用于后處理的的工作站
。
基于解決方案的網格自適應過程
近年來，對于復雜邊界表示(Boundary REPresentation)特征、表面曲率和底層表面參數化，初始和適應性網格生成的自動化程度有所提高。NASA、波音等也在持續推進自適應非結構網格方法的驗證。研究表明，相較于固定網格，自適應網格能夠大大減少人工成本。
一些非傳統的外部空氣動力學求解器，如CONVERGE和Cart3D，也在繼續發展高性能的笛卡爾切割單元方法來適應網格細化。
某型發動機的快速笛卡爾網格生成算法
幾何建模
幾何建模被提議作為2020年路線圖中的新元素。這是因為航空工程界有了同時獲取多種形式幾何模型的需求。這些需求在一些商用軟件中出現了越來越頻繁的應用。一個例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓撲優化工作流程。
盡管商業MCAD軟件無法以高級CFD應用程序所需的方式提供對底層幾何模型的訪問，但依然愿意推進定制幾何建模系統的能力。
展開 CFD前處理網格藝術 | CFD對計算網格的基本要求
數值計算的第一步是生成合適的計算網格，即將連續的計算域離散為網格單元，如二維時的三角形、四邊形、多邊形；三維情況下的四面體、三棱柱、六面體、金字塔、多面體等。網格生成技術在 CFD 中扮演著極為重要的角色。
利用數值計算方法得到的離散解是否比較滿意地逼近原偏微分方程組定解問的解，不僅取決于對原偏微分方程組所采用的離散化方法（即內點計算格式）及邊界條件的離散化方法（即邊界點計算格式），而且取決于離散點的分布情況。
另一方面，許多流體力學實際問題的邊界幾何形狀是非常復雜的，如戰斗機、運輸機全機構型。要得到高精度的數值解，邊界條件處理本身應保證適當的計算精度。而在邊界處理中，往往有些物理量是通過插值方法求得的。插值的精度直接影響邊界條件處理的精度，為此一般要求邊界附近的網格線盡可能與邊界正交，而且在物面邊界附近還需保證一定的網格節點密度，過稀的網格將導致計算精度的降低。
由此可知，對于數值求解偏微分方程（PDE）的定解問題而言，網格分布是十分重要的。在達到相同解的精度的前提下，合理的網格分布往往可以大大減少網格點的數目，從而大大節省所需要的計算機內存和計算時間。計算經驗表明，在某些問題中，不合適的網格分布有可能導致計算過程的不穩定或不收斂。
CFD對計算網格的基本要求
網格質量是網格生成技術重點關注的研究領域。
展開 
CFD網格你應該了解的常識 附精通CFD動網格工程仿真與案例實戰下載
明確這些問題直接決定你劃分網格的策略和方法
選擇合適的網格劃分辦法
對于一個CFD的計算網格你需要明確，你所需要的最低的網格質量是多少？你所能接受的網格數是多少，你需要劃分的網格是結構網格還是非結構網格（這將決定你在劃分網格上所花費的時間）。
好的網格
如何去評價一個網格劃分的好壞呢？
劃分的網格必須能夠捕捉一定的物理場，比如邊界層中的流動（如果你關心的話），傳熱，流動尾跡，流動梯度等等。那么這些就會涉及到邊界層的劃分。
邊界層劃分準則：對于一般的湍流來講，邊界層必須要做，而且不同的湍流模型都會對邊界層的Y+提出要求。一般來講，邊界層的層數一般在10-15層左右，而且增長率一般在1.2-1.3，而且對于傳熱來講你的Y+應該控制在1左右，對于轉戾來講你的Y+也應該控制在1左右。
在一般的CFD求解器中都會對網格的質量提出要求，比如在ICEM中，就會提供一個綜合的評價要求，對于一般的流動會要求網格的綜合質量要大于0.3，ANSYS Meshing也會提供這樣的一個綜合評價要求。而在Fluent Meshing中則會單獨去評價網格的質量，比如從網格的斜率，網格的長寬比，等等，當然其他軟件也會提供這樣的評價標準。那么應該從哪幾個角度去評價一個網格的好壞呢。一般會從以下三個方面：
1.網格斜率
一般這個值不應該大于0.95，我們一般會取0.9，越小越好，正交性大于0.1
2.網格的長寬比
這個最直觀的就是網格的矮胖還是高瘦，在網格中，矮胖是比較受歡迎的。
展開 HyperMesh 在 CFD網格劃分領域的應用-Hypermesh軟件教程CAE流體網格劃分CFD
流體和不同的固體實體網格也是采用放在不同的組件里使用名字來設置邊界條件的。不同類型的體網格交界面處或外邊界處沒有設置邊界條件的地方，在導入CFD求解器時會自動生成外部邊界條件，往往導致出錯，建議合理的設置邊界條件，避免遺漏。設置完邊界條件后可以用尋找自由邊的方法看是否存在 free edge，以此觀察邊界條件的設置是否有誤。綜上，使用 HyperMesh生成網格時從開始就需要做好規劃，方便邊界條件的生成。
5結論
從上述案例中網格的生成過程可以看出， HyperMesh具有友好界面，具有較為強大的幾何處理功能，可以幫助快速生成高質量網格，并且可以實現邊界層生成以及流體邊界條件設置。
課程簡介學習收獲：
還在為CFD網格前處理發愁嗎？目前市場上hypermesh教程主要針對結構方面網格處理。本課程主要講解HyperMesh作為CFD仿真做前處理網格處理。
課程基于 HyperMesh2019講解并兼顧13/14/2017等版本。
能使學習者掌握 HyperMesh為CFD做前處理的基本思路和方法，CFD網格問題的處理、邊界層網格的控制復雜幾何的CFD處理、外流場網格以及周期邊界網格等實際問題的處理方式。
課程思路緊跟實際建模節奏，深入講解CFD前處理過程，使學習者最終可獨立借助 HyperMesh進行CFD前處理。
展開 [教程]hypermesh CFD邊界層網格劃分CFD-1200: CFD Meshing with
CFD-1200: CFD Meshing with Automatic BL Thickness Reduction
1. Load the CFD User Profile
2. Open the Model File
安裝目錄下的： manifold_inner_cylinder.hm 網格文件。
3. Check That the Surface Elements Define a Closed Volume
4. Generate a BL Distributed Thickness Loading to Prevent Boundary Layer Interference
5. Generate the Boundary Layer and Tetrahedral Core Mesh
點Mesh生成邊界層體網格。
合理控制修改層數、第一層厚度、增長率等參數，使得邊界層不超出壁面
6. Mask Elements to Inspect the Boundary Layers’ Thickness on Thinner Areas
7. Arrange Volume and Surface Components Before Exporting the Mesh for CFD Solvers
展開 【2021新版本】強大的CFD建模工具 - HyperWorks CFD
對于 CFD 仿真工程師，有一款容易上手、專用、功能又強大的建模工具可以極大的提高工作效率。
HyperWorks CFD 正是這樣一款工具，它集成了 HyperMesh 的原有的幾何編輯功能和網格生成算法，同時針對 CFD 建模的特點進行了深度定制。
Cadence Fidelity CFD尊重幾何并減少運行時間的保真 CFD 網格自適應
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。
展開 【CFD專欄】基于CFD仿真、元建模和貝葉斯推斷方法的離心泵優化設計
Simerics MP+軟件具備自動網格生成器和Navier-Stokes求解器，能夠有效地對離心泵空化進行物理建模。
通過優化過程，降低在較高流速的低壓區域而導致的空化問題。
通過敏感性分析，葉片尾緣角度對泵輸送的揚程影響最大。
通過實驗測試，驗證了CFD結果的準確性。
文章來源：合工仿真
仿真筆記——無網格法與無網格CFD技術
這種方法比廣泛使用的無網格方法SPH有一些優勢。SPH主要難點在于施加邊界條件，FPM方法通過使用移動最小二乘或最小二乘法非常自然地把顆粒置于邊界并施加邊界條件而解決這個困難。
其他商業無網格
CFD
軟件
讓我們了解一些商業無網格CFD軟件吧。
1
XFlow
這是商業無網格軟件之一，開發者是Next Limit Dynamics，現在屬于達索系統。它使用格子玻爾茲曼方程及基于無網格顆粒的運動求解器。XFlow能夠求解：移動邊界問題、多相流、流固耦合、瞬態分析、大渦模擬、聲學、非牛頓流體等。
風力渦輪機的CFD仿真（來源: XFlow）
XFlow仿真能夠評估渦輪效率，預測葉片載荷，尾跡湍流強度或風電場相互干擾。
2
NOGRID
NOGRID，始于2006年，用于CFD分析。無網格軟件NOGRID使用有限點集方法和N-S方程來求解CFD問題，這個軟件的特色功能包括：多相流、非牛頓流動、流固耦合、
NOGRID軟件基于網格方法，由于必須進行網格重劃分，受限的情況非常有優勢。使用快速穩健的NOGRID求解器，通常的建模和計算時間可以顯著縮短。
展開 
無網格！無網格CFD！
這種方法比廣泛使用的無網格方法SPH有一些優勢。SPH主要難點在于施加邊界條件，FPM方法通過使用移動最小二乘或最小二乘法非常自然地把顆粒置于邊界并施加邊界條件而解決這個困難。
其他商業無網格
CFD
軟件
讓我們了解一些商業無網格CFD軟件吧。
1
XFlow
這是商業無網格軟件之一，開發者是Next Limit Dynamics，現在屬于達索系統。它使用格子玻爾茲曼方程及基于無網格顆粒的運動求解器。XFlow能夠求解：移動邊界問題、多相流、流固耦合、瞬態分析、大渦模擬、聲學、非牛頓流體等。
風力渦輪機的CFD仿真（來源: XFlow）
XFlow仿真能夠評估渦輪效率，預測葉片載荷，尾跡湍流強度或風電場相互干擾。
2
NOGRID
NOGRID，始于2006年，用于CFD分析。無網格軟件NOGRID使用有限點集方法和N-S方程來求解CFD問題，這個軟件的特色功能包括：多相流、非牛頓流動、流固耦合、
NOGRID軟件基于網格方法，由于必須進行網格重劃分，受限的情況非常有優勢。使用快速穩健的NOGRID求解器，通常的建模和計算時間可以顯著縮短。
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。
展開 CAE小記丨無網格法與無網格CFD技術
這種方法比廣泛使用的無網格方法SPH有一些優勢。SPH主要難點在于施加邊界條件，FPM方法通過使用移動最小二乘或最小二乘法非常自然地把顆粒置于邊界并施加邊界條件而解決這個困難。
其他商業無網格
CFD
軟件
讓我們了解一些商業無網格CFD軟件吧。
1
XFlow
這是商業無網格軟件之一，開發者是Next Limit Dynamics，現在屬于達索系統。它使用格子玻爾茲曼方程及基于無網格顆粒的運動求解器。XFlow能夠求解：移動邊界問題、多相流、流固耦合、瞬態分析、大渦模擬、聲學、非牛頓流體等。
風力渦輪機的CFD仿真（來源: XFlow）
XFlow仿真能夠評估渦輪效率，預測葉片載荷，尾跡湍流強度或風電場相互干擾。
2
NOGRID
NOGRID，始于2006年，用于CFD分析。無網格軟件NOGRID使用有限點集方法和N-S方程來求解CFD問題，這個軟件的特色功能包括：多相流、非牛頓流動、流固耦合、
NOGRID軟件基于網格方法，由于必須進行網格重劃分，受限的情況非常有優勢。使用快速穩健的NOGRID求解器，通常的建模和計算時間可以顯著縮短。
展開 怎樣才算是好的CFD網格 附I do like CFD下載
我們在進行CFD計算時，總是會遇到各種各樣的收斂問題，分析影響收斂的因素包括：網格劃分策略，模型選取，參數設置，邊界條件等等。在各種各樣的因素當中，網格問題通常占據了一半以上的比重，那么怎樣的網格才算是一個好的網格呢，今天我們就來扒一扒這個問題。
1. 能夠保持幾何所需要的重要細節（最基本）
（1）小的/不必要的特征可以抑制或適當簡化（如圓角等）
（2）簡化的原則取決于：這些細節對流動及傳熱或其它物理特性的重要性
如下圖：我們可能會認為網格肯定有問題，因為部分細節丟失了，但這取決于應用，這可能對結果有一些影響。如果您了解工程應用及物理性質，那您就會知道您需要什么程度的幾何細節。
展開 