网格划分类型与算法

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2023-02-24 09:49:06 909

网格方案的选取和网格质量是CAE仿真分析的支点，没有网格就没有数值计算。网格没有认真对待，你给我一个结果，我也不相信。

1. 网格划分常用算法

常用的二维平面和三维曲面网格单元是三角形单元、四边形单元，三维实体网格中，有四面体单元、六面体单元等。

从拓扑上来说，可以把有限元网格生成方法分为两大类：

结构化 (constructed) 网格生成方法；
非结构化 (non-constructed) 网格生成方法，其可以细分为更多的划分方法。

结构化方法是指所有的内部节点都拥有相同数目的相邻单元，而非结构化方法刚恰恰相反。结构化方法效率高，速度快，并且有许多优化措施，对于形状较简单的物体，结构化方法不失为一种好的方法，但对于大量的工程问题多为复杂边界，使得非结构化方法的优越性能得到体现。非结构化网格生成方法又称为自动网格生成方法，所谓自动是指算法程序不需要任何用户干预就可以在任意复杂的区域生成有效的有限元网格。

2. 结构化网格

结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元，即网格体系中节点排列有序、邻点间的关系明确。该网格可以用直角坐标系或圆柱（球）坐标系下的坐标值表示出来其网格位置 (x,y,z) 及大小的。

结构化网格优点：

利用这种网格进行数值计算的误差很小，容易收敛，它可以很容易地实现区域的边界拟合，适用于流体和表面应力集中等方面的计算。
网格生成的速度快，生成的质量好，数据结构简单。但它只能用于模拟几何结构较为简单的几何形体。

结构化网格典型的缺点：

适用的范围比较窄，只适用于形状规则的图形。尤其随着近几年的计算机和数值方法的快速发展，人们对求解区域的几何形状的复杂性的要求越来越高，在这种情况下，结构化网格生成技术就显得力不从心了。

3. 非结构化网格

非结构化网格节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名，即与网格剖分区域内的不同内点相连的网格数目不同。

4. 两种网格类型的比较

在fluent中，对同一个几何造型，如果既可以生成结构化网格，也可生成非结构化网格，当然前者要比后者的生成复杂的多，那么应该选择哪种网格，两者计算结果是否相同，哪个的计算结果更好些呢？

一般来说，结构网格的计算结果比非结构网格更容易收敛，也更准确。结构化网格计算速度快一些，但是网格划分需要技巧和耐心。非结构化网格容易生成，但相对来说速度要差一些。

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