fluent網(wǎng)格質(zhì)量檢查

網(wǎng)格劃分策略與網(wǎng)格質(zhì)量檢查判斷網(wǎng)格質(zhì)量的方面有：Area單元面積，適用于2D單元，較為基本的單元質(zhì)量特征。 Aspect Ratio長寬比，不同的網(wǎng)格單元有不同的計算方法，等于1是最好的單元，如正三角形，正四邊形，正四面體，正六面體等；一般情況下不要超過5：1. Diagonal Ratio對角線之比，僅適用于四邊形和六面體單元，默認是大于或等于1的，該值越高，說明單元越不規(guī)則，最好等于1，也就是正四邊形或正六面體。Edge Ratio長邊與最短邊長度之比，大于或等于1，最好等于1，解釋同上。 EquiAngle Skew通過單元夾角計算的歪斜度，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。最好是要控制在0到0.4之間。 EquiSize Skew通過單元大小計算的歪斜度，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。2D質(zhì)量好的單元該值最好在0.1以內(nèi)，3D單元在0.4以內(nèi)。 MidAngle Skew通過單元邊中點連線夾角計算的歪斜度，僅適用于四邊形和六面體單元，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。 Size Change相鄰單元大小之比，僅適用于3D單元，最好控制在2以內(nèi)。 Stretch伸展度。通過單元的對角線長度與邊長計算出來的，僅適用于四邊形和六面體單元，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。 Taper錐度。僅適用于四邊形和六面體單元，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。 Volume單元體積，僅適用于3D單元，劃分網(wǎng)格時應(yīng)避免出現(xiàn)負體積。 Warpage翹曲。僅適用于四邊形和六面體單元，在0到1之間，0為質(zhì)量最好，1為質(zhì)量最差。 以上只是針對Gambit幫助文件的簡單歸納，不同的軟件有不同的評價單元質(zhì)量的指標，使用時最好仔細閱讀幫助文件。 另外，在Fluent中的窗口鍵入：grid quality 然后回車，F(xiàn)luent能檢查網(wǎng)格的質(zhì)量，主要有以下三個指標： 1.Maxium cell squish: 如果該值等于1，表示得到了很壞的單元； 2.Maxium cell skewness: 該值在0到1之間，0表示最好，1表示最壞； 3.Maxium aspect-ratio: 1表示最好。 關(guān)于網(wǎng)格劃分在數(shù)值仿真中的重要性，在此就不多說了，相信做這個的版友都了解。下面我就說說GAMBIT學(xué)習(xí)和使用的一點感受吧。歡迎批評指正和補充，謝謝！首先，在網(wǎng)格劃分之前，你最好從數(shù)值仿真的全局出發(fā)，比如精度要求，計算時間要求，機子配置等等，思考一下是使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，還是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，抑或是混合網(wǎng)格；因為這關(guān)系到接下來的網(wǎng)格劃分布置和劃分策略。然后，在確定了網(wǎng)格類型之后，就是根據(jù)模型情況，構(gòu)思一下網(wǎng)格拓撲，就是自己要明確最終想得到什么樣的網(wǎng)格，比如翼型網(wǎng)格，是C型，還是O型；一個圓面是想得到“內(nèi)方外圓”的銅錢幣類型的網(wǎng)格，還是一般的網(wǎng)格，等等。這一步有時可能不太清楚，自己有時都不知道什么樣的網(wǎng)格拓撲是合適的，那就需要平時多看看這方面的帖子，收集一些劃分比較好的網(wǎng)格圖片，體會體會。確定了網(wǎng)格拓撲之后，對模型進行劃分網(wǎng)格前的準備，比如分割啊，對尺度小對計算結(jié)果影響不大的次要幾何進行簡化，等等。接著，劃分網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格都是從線網(wǎng)格，面網(wǎng)格，到體網(wǎng)格的；線網(wǎng)格的劃分，也就是網(wǎng)格節(jié)點的布置，對網(wǎng)格的質(zhì)量影響比較大，比如歪斜，長寬比，等等，節(jié)點密度在GAMBIT中可以通過很多的方法進行控制調(diào)整，大家可以看相關(guān)的資料。面網(wǎng)格的劃分，非結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格咱就不說了，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可能有時比較麻煩，這就要求大家最好對那幾種網(wǎng)格策略比較了解，比如Quad-Map劃分方法所適用的模型形狀，在劃分的時候?qū)旤c類型及網(wǎng)格節(jié)點數(shù)的要求（Quad-Map，適用于邊數(shù)大于或等于4的面，頂點要求為4個End類型，其他為Side類型，對應(yīng)邊的網(wǎng)格節(jié)點數(shù)必須相等），以此類推，其他的劃分方法也有這方面的要求以及適合的形狀。當(dāng)出現(xiàn)了不能劃分的時候，可以根據(jù)GAMBIT給的提示進行修改頂點類型或網(wǎng)格節(jié)點數(shù)來滿足劃分方法的要求。如果實在不能劃分，則退而求其次，改用其他方法進行劃分或者對面進行分割；等等。關(guān)于體網(wǎng)格的劃分，與面網(wǎng)格劃分所要注意的東西類似。另外，根據(jù)我個人的經(jīng)驗，如果模型比較簡單規(guī)則，大家最好盡量使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，比較容易劃分，計算結(jié)果也比較好，計算時間也相對較短；對于復(fù)雜的幾何，在盡量少的損失精度的前提下，盡量使用分塊混合網(wǎng)格。在使用分塊混合網(wǎng)格時注意兩點：1）近壁使用邊界層網(wǎng)格，這對于近壁區(qū)的計算精度很有幫助，盡管使用足夠多的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以得到相同的結(jié)果（倘若在近壁區(qū)使用網(wǎng)格不當(dāng)，那個湍流粘性比超過限定值的警告就可能出現(xiàn)）；2）分塊網(wǎng)格在分塊相鄰的地方一定要注意網(wǎng)格的銜接要平滑，相鄰網(wǎng)格的尺寸不能相差太大，盡量控制在1.2左右。否則在計算時容易出現(xiàn)不收斂或者高連續(xù)方程殘差的問題。最后，一定要記得預(yù)覽檢查網(wǎng)格的質(zhì)量。如果網(wǎng)格的質(zhì)量不好，你就不要抱著僥幸的心理交給Fluent計算了，那肯定是算不好的。所以劃分網(wǎng)格要有耐心，不斷地調(diào)整，直到滿足要求為止。原本我以為這一條大家都很在意，經(jīng)過一段時間的論壇問題觀察，其實不然，有很多版友隨便劃分個網(wǎng)格就急切地導(dǎo)入到Fluent中計算，出問題是理所當(dāng)然的，但提出的很多問題，有時實在讓人無能為力，幫不上忙。再說一遍，一定要檢查網(wǎng)格質(zhì)量，如果不滿足要求，就不要導(dǎo)入到Fluent中計算了。一點小知識：1.Fluent檢查網(wǎng)格質(zhì)量的方法，網(wǎng)格導(dǎo)入Fluent中之后，grid-check，可以看看網(wǎng)格大致情況，有無負體積，等等；在Fluent窗口輸入，grid quality然后回車，F(xiàn)luent會顯示最主要的幾個網(wǎng)格質(zhì)量。在這里我談一下，F(xiàn)luent計算對網(wǎng)格質(zhì)量的幾個主要要求：1）網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)：Skewness（不能高于0.95，最好在0.90以下；越小越好）Change in Cell-Size（也是Growth Rate，最好在1.20以內(nèi)，最高不能超過1.40）Aspect Ratio（一般控制在5：1以內(nèi)，邊界層網(wǎng)格可以適當(dāng)放寬）Alignment with the Flow（就是估計一下網(wǎng)格線與流動方向是否一致，要求盡量一致，以減少假擴散）2）網(wǎng)格質(zhì)量對于計算收斂的影響：高Skewness的單元對計算收斂影響很大，很多時候計算發(fā)散的原因就是網(wǎng)格中的僅僅幾個高Skewness的單元。舉個例子：共有112,000個單元，僅有7個單元的Skewness超過了0.95，在進行到73步迭代時計算就發(fā)散了！高長寬比的單元使離散方程剛性增加，使迭代收斂減慢，甚至困難。也就是說，Aspect Ratio盡量控制在推薦值之內(nèi)。3）網(wǎng)格質(zhì)量對精度的影響：相鄰網(wǎng)格單元尺寸變化較大，會大大降低計算精度，這也是為什么連續(xù)方程高殘差的原因。網(wǎng)格線與流動是否一致也會影響計算精度。4）網(wǎng)格單元形狀的影響：非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格比結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的截斷誤差大，因此，為提高計算精度計，請大家盡量使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，對于復(fù)雜幾何，在近壁這些對流動影響較大的地方盡量使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，在其他次要區(qū)域使用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。2. 不要使用那些書上寫的y+與yp的計算公式，那個公式一般只能提供數(shù)量級上的參考。推薦大家使用NASA的粘性網(wǎng)格間距計算器，設(shè)定你想要的y+值，它就能給你計算出第一層網(wǎng)格高度，與計算結(jié)果的y+很接近。3. 關(guān)于邊界層網(wǎng)格高度與長度的比例，有本CFD書上說，大概在1/sqrt(Re)就可以；另外，也有這種說法，在做粘性計算時，這個比值可以在100-1000之間，無粘有激波計算時，這個比值要相應(yīng)小點兒，在10-100之間，因為要考慮激波捕捉精度問題。4.Gambit中相關(guān)默認設(shè)置的修改，請參考本站帖子，F(xiàn)luent經(jīng)典文檔White Papaers中的Gambit Defaults。5.Size Function介紹： 以下我推薦的這些資料，我覺得都是非常好的，學(xué)習(xí)Gambit劃分網(wǎng)格，有以下的這些資料應(yīng)該就足夠了。對于初學(xué)者，可以先好好看看Gambit中文幫助，以及線網(wǎng)格與面網(wǎng)格劃分及Gambit的培訓(xùn)講稿；對于對Gambit已經(jīng)有一定了解的版友，可以看看Size Function和剩下的講稿資料，對Gambit有一個全新的認識。另外，如果大家在劃分網(wǎng)格時出了問題，