怎样才算是好的CFD网格

我们在进行CFD计算时，总是会遇到各种各样的收敛问题，分析影响收敛的因素包括：网格划分策略，模型选取，参数设置，边界条件等等。在各种各样的因素当中，网格问题通常占据了一半以上的比重，那么怎样的网格才算是一个好的网格呢，今天我们就来扒一扒这个问题。

1. 能够保持几何所需要的重要细节（最基本）

（1）小的/不必要的特征可以抑制或适当简化（如圆角等）

（2）简化的原则取决于：这些细节对流动及传热或其它物理特性的重要性

如下图：我们可能会认为网格肯定有问题，因为部分细节丢失了，但这取决于应用，这可能对结果有一些影响。如果您了解工程应用及物理性质，那您就会知道您需要什么程度的几何细节。

2.关键物理特性的捕捉

（1）网格必须足够精细，才能捕获并求解重要的物理特性：

• Boundary layers：边界层

• Heat transfer：热传递

• Wakes,shock：尾迹，激波

• Flow gradients：流动中的任何大梯度

（2）推荐的边界层网格划分准则

• 必须能够解析到速度和热边界层

• 通常情况下，还需考虑10到15层覆盖边界层的单元

• 这些单元的增长率范围:§£1.2 … 1.3

• y+»1：对于涉及热传递或层流到湍流转捩的问题

例子:机翼的速度剖面

3.确保网格质量

（1）一个好的网格质量取决于:

• 单元不应过于扭曲或偏斜

• 单元纵横比不应过大

• 网格平滑过渡

（2）网格生成控制:

• 尝试正交质量>0.1(精度，收敛性)

• 扭斜度<0.95

• 纵横比<100

• 网格增长率<1.5 …2

• 基于经验（实验）捕捉物理现象(剪切层、冲击)

• 尽量在网格面法向和流动矢量间保持较小的角度（流动方向已知的问题中，应尽量尝试将网格与流动方向对齐）

（3）网格加密:

• 手动,基于误差估计

• 基于 ‘error sensor’ 网格自适应加密

（4）避免网格密度的突然变化

（5）网格类型

• 流动方向已知。四面体或六面体单元通常比三角形或四面体单元计算的结果更精确

• 当网格不再与流动方向一致时。Quad and Hex meshes（四边形/六面体网格）就失去了优势。

总结

网格策略的选择取决于如下三个因素：

①仿真所需精度

简单来说就是：你期望的网格质量  

所允许网格的最大扭斜度和纵横比是多少?

②计算效率

希望的网格数量

是否只需要求解宏观流动特性（这意味着需要的单元数量相对较少）？或者，是否有必要求解流动的更多细节（这反过来需要更多的单元）？

③易于生成

时间成本

I do like CFD与Tet/poly网格相比，需要很长时间才能创建的结构化网格所带来的潜在优势是否值得花费额外所用的时间？

我们的目标始终是：在所有因素之间寻求最佳的折中方案。