CFD网格质量评估标准

文章目录

  • 网格质量的评估标准
    • 角度(Angle)
    • 纵横比 ( Aspect Ratio)
    • 行列式 ( Determinant 2 x 2x 2)
    • 行列式 ( Determinant 3x3×3)
    • 最小角 (Min Angle )
    • 质量 (Quality)

CFD的计算精度主要取决于网格的质量(正交性、长宽比等),并不取决于拓扑(是结构化还是非结构化)。因此在实际工作中,应当关心的是网格质量,不应过分追求结构化网格。

网格质量的评估标准

角度(Angle)

度量网格边之间的夹角。角度范用0-90° ,0°表示单元退化的网格(质量差),90° 为完美网格。角度度量标准 比较常用,CFD计算通常要求角度大于18° ,但是一些不太敏感区城,14° 以上也在可接受范围内。

纵横比 ( Aspect Ratio)

主要用于六面体网格,定义为单元最大边长度与最小边长度的比值。其中纵横比为1时为完美网格。纵横比最好限定在20以内,在CFD计算中,只有边界层网格允许较大的纵横比。过大的纵横比会引人较大的计算误差,甚至会导致计算发散。

行列式 ( Determinant 2 x 2x 2)

更准确地说是相对行列式,定义为最大雅克比矩阵行列式与最小雅克比矩阵行列式的比值。正常网格取值范围为0-1。比值为1时表示为完美网格,比值越低表示网格越差。负值表示存在负体积网格,不能被求解器接受。该评判标准应用较多。

行列式 ( Determinant 3x3×3)

该评判指标用于六面体网格。与2×2x2不同的是,单元边上的中心点会被增加至雅克比计算中。

最小角 (Min Angle )

计算每一个网格单元的最小内角。值越大表示网格质量越好。

质量 (Quality)

ICEM CFD中用于标定网格质量的衡量指标,对于不同类型的网格,其采用不同的衡址方式。
(1)三角形或四面体网格:计算高度与每一条边的长度比值,取最小值。越接近1网格质量越好。 (2)四边形网格:网格质量利用行列式Determinant 2 x 2 x 2进行度量
(3) 六面体网格:计算三种度量方式(行列式、最大正交性、最大翘曲度),收最小值作为网格质此评判标准。
(4)金字塔网格:采用行列式进行评判。
(5)棱柱网格:计算行列式与翘曲度,取最小值作为质量评判指标。

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