网格图画教程(网格图怎么绘制)-可关玩日记

相信很多流体工程师在真实模拟中都遇到过类似的问题:自动生成体积网格后，网格畸变过高(通常是偏斜度 gt0.98)，求解者难以接受；要么是畸变符合要求，但网格数太大(几百万或几千万)。这个时候计算机硬件无法读取和计算，甚至一些很酷的网格也无法绘制。

图1网格在切线位置具有大扭曲的情况(扭曲>:0.98)

那么，为什么会出现这样两种极端的情况呢？除了他们，还有什么折中的设施可以选择吗？其实，这些问题的本质原因其实是几何简化的问题。

通常是几何修复工作的几个“博士”下班后，再进入几何简化的过程。其实相对于几何修复，几何简化相对简单一些，因为我们只对修复后的实体进行操作，所以操作错误的概率会大大降低；用软件工具远不如修东西。

●几何简化的条件条件:几何的修复完成。

当然，对于一些特殊情况，修复和简化可以交替举行。例如，如果由于简化的需要而修改了某些特征，那么将接受“先删除，后修复”的设施。

如果模拟区域需要大规模重建(前提是重建的效率远高于逐步简化，比如有大量巨大的圆角需要删除)，那么此时几何简化似乎就省略了；当然，省下来的也包括修好的东西。

在真实仿真中，并不是所有的预处理都需要几何简化(和几何恢复)。例如，我们在流畅的网格划分中使用包裹，这可以直接处理“脏”的几何图形，还可以简化部门效率。那么在这些情况下，几何简化的思路就是另一种情况了。

●几何简化工具

几何简化的工具比较幼稚:大部分时候是立体区域，最合理，能保证整个过程的正确性。比如流固耦合传热问题，需要对固体进行模拟，所以首先要对固体区域进行简化，然后提取流场，这样流体和固体之间就不会出现问题和裂缝；

其他小部门的情况直接简化流体区，因为可以提高事情的效率。经常出现在单个固体流场的问题中，因为固体表面上的很多细节(对面流场的接触)不需要计入计算，简化是没有用的。

图2常见几何简化(修复)

●需要几何简化的场景

所有需要几何简化的场景都需要流体工程师来权衡。所以这些问题的特点都是相对的，只有充分考虑所有条件后才能做出最佳选择。

场景1:几何图形中存在相对较大的次要特征

CAE仿真的本质还是工程，一定要把效率放在第一位。过多的小功能会大大降低事情的效率，而这些巨大的功能几乎不会对我们关注的主要领域产生任何影响。所以原则上这种特性必须简化，通常工程师不需要做额外的取舍。

图3螺杆是CFD模拟中最常见的次要特征。

场景2:主要关注区域的细节太大

这种情况一定要先权衡，有必要保留特征吗？还是要有效率？当然，无论哪种选择都有原则，没有对错，只有是否合适。

对于这类问题，通常是接受相对的妥协，在有限的范围内进行简化:比如在处理圆角的过程中，半径小于一定值就简化，大于一定值就保留；或者一些对准操作被保持在小的步骤和短边区域中，并且在尺寸上也设置了上限，以限制和防止对原始几何形状的过度破坏。

图4巨大的主面积是工程师最头疼的问题。

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场景三:流场存在薄壁导流板

薄壁挡板简称挡板，其主要作用是引导流场，其最终目的是最有效地将流动施加在流体区域，从而达到调节流动偏差、减少涡流(回流)和压降、增强区域内流动(尤其是高温时)的目的。挡板的本质还是一个三维实体，只是厚度比其他两个偏维小很多。因此，如果将这种薄壁几何体划分成三维网格，网格数量会大大增加，导致效率低下。因此，对于这类几何，通常接受提取中间平面的简化方法，将三维实体直接转化为二维壁面边界，从而达到减少网格数量的目的。

当然，即使是这种倾向性很大的情况，工程师还是需要先权衡需求。如果将薄壁挡板简化为没有厚度的二维壁，可能会造成精度降低的效果。

图5未进行厚度处理的挡板

场景4:流体区域存在尖角

如果流体区域的几何形状中存在尖角，那么无论接受什么样的网格，都无法达到壁面大变形的效果。而且任何扭曲较大的网格城市都会造成对整个区域的无形理解，所以需要简化流体尖角区域的几何。

对于尖角的简化，其实更简单直接，就是把尖角处的几何切掉，如下图。切割后的边界通常是相互垂直的，所以大扭曲网格的情况几乎不会再发生。

图6尖角区域

图7切割后的尖角区域

从实际的物理情况来看，有充分的理由砍掉这些尖锐的区域。基于粘性流体的基本假设，壁面周围的流体速度为零，尖角周围的流体离各壁面很近，所以流动性差，流动阻力大，速度几乎为零。因此，移除速率全为零的区域对模拟几乎没有影响。

这种尖角情况通常不需要权衡，可以直接处理掉。

场景五:有一个不太好找的缝隙

如果流体区域本身就是一个狭缝，恐怕没有多少设施可以简化，只能用更多的网格来填充裂缝，否则精度会受损。

但在现实的几何中，往往有很多不容易被发现的狭缝，如下图所示。这种裂缝如果处理不当，就会出现“网格太多或者太尖”的情况。