关于CFD网格的结构化与非结构化：结构化网格是首选

weixin

　　CFD网格的分类，如果按照构成形式分，可以分为结构化和非结构化

　　结构化网格

　　结构化网格只能有六面体一种网格单元，六面体顾名思义，也就是有六个面，但这里要区分一下六面体和长方体。长方体(也就是所有边都是两两正交的六面体)是最理想完美的六面体网格。但如果边边不是正交，一般就说网格单元有扭曲(skewed)，但绝大多数情况下，是不可能得到完全没有扭曲的六面体网格的。

　　结构化网格一般用skewness来评估网格的质量：

　　这里V是网格的体积，a、b、c是六面体长，宽和斜边。sknewness越接近1，网格质量就越好，很明显对于长方体，sknewness=1。那些扭曲很厉害的网格，sknewness很小。一般说如果所有网格sknewness>0.1也就可以了。

　　结构化网格是有分区的。简单说就是每一个六面体单元是有它的坐标的，这些坐标用：分区号码(B)、I、J、K四个数字代表的。区和区之间有数据交换。比如一个单元，它的属性是B=1，I=2，J=3，K=4。其实整个结构化单元的概念就是CFD计算从物理空间到计算空间mapping的概念。I、J、K可以认为是空间x、y、z在结构化网格结构中的变量。

　　非机构化网格

　　非机构化网格可以是多种形状，四面体(也就三角的形状)，六面体，棱形。对任何网格，都是希望网格单元越规则越好，比如六面体希望是长方形，对于四面体，高质量的四面体网格就是正四面体。sknewness的概念这里同样适用，sknewness越小，网格形状相比正方形或者正四面体就越扭曲。越接近1就越好。

　　很明显非结构化网格也可以是六面体，但非结构化六面体网格没有什么B、I、J、K的概念，他们就是充满整个空间。

　　对于复杂形状，结构化网格比较难以生成。主要是生成时候要建立拓扑，拓扑是个外来词，英语是topology，所以不要试图从字面上来理解它的意思。其实拓扑就是指一种有点和线组成的结构。工人建房子，需要先搭房粱，立房柱子，然后再砌砖头。拓扑其实就是房子的结构。这么理解拓扑比较容易些，以后认识多了，就能彻底通了。

　　生成结构化网格的软件gridgen，icem等等都是需要你去建立拓扑，也就是结构，然后软件好根据你的机构来建立网格，或者砌砖头，呵呵。

　　非结构化网格的生成相对简单，四面体网格基本就是简单的填充，非结构化六面体网格生成还有些复杂的，但仍然比结构化的建立拓扑简单多。比如gambit的非结构化六面体网格是建立在从一个面到另外一个面扫描(sweep)的基础上的。Numeca公司的hexpress的非结构化六面体网格是用的一种吸附的方法。反正你还是要花点功夫。

　　另外一点就是，结构化网格可以直接应用于各种非结构化网格的CFD软件，比如你在gridgen里面生成了一个结构化网格，用fluent读入就可以了。fluent是非结构化网格CFD软件，它会忽略那些结构化网格的结构信息(也就是B、I、J、K)，当成简单的非结构网格读入。非结构化六面体网格就不能用在结构化网格的CFD求解器了。

　　结构化网格仍然是CFD工程师的首选。非结构化六面体网格也还凑合，四面体网格我就不喜欢了。数量多，计算慢，后处理难看。简单说，如果非结构化即快又好，结构化网格早就被淘汰了。

　　总结

　　结构化六面体：建立拓扑(所有软件gridgen,icem什么的都是一种拓扑概念，界面不一样罢了)，生成网格非结构化六面体：学习软件，gambit用扫描方法，hexpress用吸附方法，按照步骤就行了。

　　非结构化四面体：简单，看两页教程，搞定，就是简单填充，没什么技术含量!

　　其他非结构化网格，棱形等等：学习软件，按照步骤，很容易。

　　不管用什么网格软件，我们最好有比较扎实的CAD(pro/e、solidworksUG什么的)基础。熟练的CAD技术太重要了。

　　本文转载自仿真科技论坛，原文来源于和讯家园rener任的博客。