是否有一半时间花在划分网格上？自由网格技术讨论

zxxwind

计算流体动力学算法使用小容积单元的网格，其中存储流量的平均值。在许多计划中，建造合适的电网是一项艰巨的任务，需要投入大量时间和精力。

大多数程序通常使用一种或多种类型的多面体元素，这些多面体元素必须相互连接并符合流动区​​域的几何形状。对于复杂的流动区域，通常需要使用非结构化网格或单独的规则连接元素块。

即使使用自动网格生成器，也需要用户提供数据来控制元素的数量和类型，连接性，纵横比和其他特征。一般来说，生成符合几何图形的网格可能会耗费大量的时间和精力。

除了产生困难之外，由多面体单元构成的网格可能具有局限性，因为单元面必须匹配并且单元不能太扭曲（当流动区域具有快速变化的横截面时这可能是问题）。最重要的是，只要在几何体中进行更改，就必须重新生成符合几何图形的网格。

独立网格

在自由网格中，几何构建和网格生成的操作是相互独立的。网格或几何形状的变化可以自由进行，而不需要另一个变化。

FLOW-3D中使用的自由网格化方法   由一个简单的矩形网格组成，其中可变间距由几个参数控制。然后使用分数区域容积障碍表示（FAVOR™）方法将固体几何（由基本程序的预处理程序构建或从CAD程序导入）组成网格。在FLOW-3D特有的这种技术中，  被障碍物阻挡的元素表面和体积部分被计算并存储。计算完全由预处理器完成，不需要用户交互。

独立网格的优势

由于网格和障碍物结构是分离的，自由网格允许用户在不改变网格的情况下修改几何图形。相反，可以在不影响几何模型的情况下进行网格细化或其他更改。这种自由度意味着CAD文件描述的复杂几何图形可以在几个小时内进行网格化并准备好解决，甚至可以进行一些迭代以获得所需的本地网格分辨率级别。

自由网格示例

FLOW-3D中使用的自由网格技术的一个例子   应该清楚说明这种方法提供的用于CFD分析的优点。图1（左）显示了一个相当粗糙的网格，用于研究流入哑铃形腔体的情况。中间显示具有精炼网格的几何图形。使用FAVOR™时，当用户更改在水平和垂直方向上指定的单元数时，预处理器会自动进行此更改。将网格生成与几何图形分离允许更改几何体而不重新网格化（右图）。FAVOR™在几秒钟内完成更改，使用户摆脱合格栅格的复杂性。

图1 左）初始模型，（中）精制网格，（右）具有几何变化的原始网格

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