网格图怎么画,三分钟教你学会画网格图,华夏网赚论坛

信赖不少流体工程师在现实的仿真事情中都遇到过类似的问题:自动生成体网格之后,要么网格的扭曲度过高(通常是skewness>0.98),求解器难以接受;要么扭曲度符合要求,网格数目却又过大(大几百万或上万万),此时盘算机硬件无法读入和盘算,甚至有些爽性连网格都画不出来了。

图1 网格在相切的位置泛起了大扭曲度的情形(skew>0.98)

那么,为什么会泛起这样两种极端的情形呢?除了他们俩之外,有没有折中的设施可以选择呢?实在,泛起这些问题的本质缘故原由,现实上是几何简化的问题。

通常,当几何修复事情的几位“医生”下班之后,接下来就进入到几何简化的事情流程了。现实上,对比几何修复的事情,几何简化的事情要相对更为简朴一些,由于我们只对修复好的实体举行操作,这样,泛起操作错误的几率就会大大下降;使用的软件工具,也远远少于修复事情。

● 几何简化的条件条件:修复几何事情完成。

固然,对于一些特殊的情形,修复和简化可以交替举行。好比由于简化的需要,而修改一些特征,那就会接纳“先删除、后修补”的设施来举行。

若是仿真区域需要大规模重修,(固然条件是重修的事情效率要远远高于逐步简化,好比有大量的庞大圆角需要删除)那么此时几何简化的事情似乎就可以省略掉了;固然,省掉的也包罗修复的事情。

现实的仿真事情中,并不是所有的前处置都需要几何简化(和几何修复的),好比我们使用Fluent Meshing中的包裹功效(Wrap),它可以直接处置“脏”几何,同时也可以涵盖简化的部门功效。那么这些情形下,几何简化的思绪就是另外一种情形了。

● 几何简化的工具

几何简化的工具是相对天真的:大部门的时刻是固体区域,由于这样最为合理,能够保证整个流程的正确性。好比说流固耦合换热问题,固体需要加入仿真,那就先简化固体区域,再抽取流场,这样流体与固体之间就不会泛起过问和裂缝;

其余小部门的情形直接简化流体区域,由于这样可以提高事情效率。经常泛起在单实体流场问题中,由于固体表面上(反面流场接触的)许多细节是不需要包含在盘算中的,简化也是做无用功。

图2 常见的几何简化(修复)方式

● 需要几何简化的场景

所有需要几何简化的场景都需要流体工程师举行权衡。以是这些问题的特征都是相对的,只有充实考量所有具备的条件之后,才气做出最优的选择。

场景一:几何中存在相对庞大的次要特征

CAE仿真的本质依旧是工程,我们必须要将事情效率放在首位。过多的次要特征会极大的降低事情效率,而且这些庞大的特征对我们主要关注的区域,险些不会发生任何影响。以是,原则上这一类特征是必须要简化掉的,而且通常不需要工程师举行分外的权衡。

图3 螺钉就是CFD仿真中最为常见的次要特征

场景二:主要关注区域的细节特征过于庞大

这一类情形必须要首先权衡,是要保特征?照样要效率?固然,无论哪种选择都是有原理的,没有对错,只有是否合适。

对于这一类问题,通常是接纳相对折中的方式,举行一些有限范围内的简化:如在圆角的处置过程中,半径小于某个数值的举行简化,大于的则保留;或者是在小的台阶、短边区域举行一些对齐操作,尺寸上也划定一个上限来限制,制止过多的损坏原始几何形状。

图4 庞大的主要区域是让工程师最为头疼的事情

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场景三:流场中存在薄壁导流板

薄壁导流板简称挡板,其主要作用是流场导向,终极目的是将流体区域的流动最高效的应用起来,以到达调整流动偏向、降低涡流(回流)和压降、增强(尤其是高温)区域流动的目的。挡板的本质依旧是三维实体,只是厚度远小于其他两个偏向的尺度。因此,若是对该类薄壁几何划分三维网格将会极大的增添网格数目,从而导致效率较低。因此,对于这一类的几何通常接纳抽取中面的简化方式,由三维实体直接转换为二维的壁面界限,从而到达削减网格数目的目的。

固然,即便是这种倾向性很大的情形,依旧需要工程师先权衡需求,若是贸然将薄壁挡板简化为二维无厚度壁面,则有可能造成精度降低的效果。

图5 无厚度处置过的挡板

场景四:流体区域存在尖角

若是流体区域的几何形状上存在尖角,那么无论接纳何种网格都是无法壁面大扭曲度效果的,而且,任何一个大扭曲度的网格都市引发整个区域的非物明白,因此必须要简化流体尖角区域的几何。

对于尖角的简化方式,现实上更为简朴和直接,那就是切掉尖角处的几何,如下图所示。切割后的界限通常都相互垂直,因此险些不会再发生大扭曲度网格的情形了。

图6 尖角区域

图7 切割后的尖角区域

从现实的物理情形上看,切割掉这些尖尖的区域也是有充实理由的。凭据粘性流体的基本假设,壁面四周的流体速率为0,尖角四周的流体自己距离各个壁面都很近,因此流动性差,流阻大,速率也险些都是0。因此去除掉一部门速率全0的区域是对仿真影响很小的。

这一类尖角的情形通常也不需要权衡,直接处置掉即可。

场景五:存在不易发现的狭缝

若是是流体区域自己就是狭缝,那生怕也没有太多的设施去简化,只能用较多的网格去填满裂缝,否则精度就会受损。

然则现实的几何之中,往往存在着许多不易被发现的狭缝,如下图所示。这一类的裂缝若是欠好好处置的话,就会泛起“网格不是太多就是太尖”的情形。

图8 不易被发现的面内狭缝

图9 对于面内狭缝,若是网格数目少,则质量很差

图10 若是网格质量好,则数目许多

对于这些狭缝,通常处置的方式有以下两种:

1、网格工具中的defeature忽略特征工具。当忽略的数值大于狭缝的宽度时,该狭缝将被忽略,被忽略的区域将被更为滑腻的几何取代,从而制止泛起大扭曲度的网格。

2、几何直接处置狭缝。若是忧郁上面特征忽略的设施会发生不可控的效果时,可以根据想定的目的举行几何修改。固然,类似的几何直接修改会相对庞大一些,难度也更大。

现实上,我们另有许许多多需要几何简化的场景,如固体区域存在尖角、界限相切等,本文限于篇幅暂不做先容。

总而言之,若是我们能够妥善完成几何简化的事情,那么就一定可以找到一条折中的门路,从而逃离“网格不是太尖就是太多”的逆境。

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