参数化网格生成技术为网格的快速、高质量、自动化生成提供了一种很好的解决途径。特别是针对气动外形的局部修改时,会形成系列变化中的外形,制定好网格生成程序后,就能适应气动外形的变化,并能通过修改少量参数,进行网格加密、空间网格调整,达到优化网格的目的。
1. 网格意义
CFD对流场进行仿真分析,需要在流场中解流动控制方程,对计算域进行离散化是数值方法求解流动控制方程的前提。网格剖分就是用来离散化计算域。通常计算域的边界都是通过几何外形来表达的,例如飞机表面到外场空间一定范围被隔离成一个封闭的计算域,而在这个封闭计算域剖分的网格即可用来计算飞机在空气中的气动特性。
2. 传统网格剖分方法与缺点
传统结构化网格剖分方法主要是通过工程应用人员利用通用网格软件手动绘制。首先导入CAD模型,然后利用模型曲线和曲面,绘制表面网格,然后生成附面层网格,最后构建外场网格。通用网格软件往往提供有丰富的工具,能够精细的控制每个局部的网格及分布,从而得到高质量的网格。但通用网格生成方法的缺点也比较明显。
* 比较依赖人工经验,软件学习有一定难度。
* 局部细节调整多,工作量大。
* 网格生成周期长,时间成本高。
* 数模变化适应性不足,局部外形改动意味着重新绘制网格。
3. Grille参数化网格介绍
Grille CFD参数化网格生成技术站在CFD应用的角度思考,针对网格剖分工作量大、时间周期长的难点,从网格生成基础技术中发展而来。
1)网格生成流程
2)关键技术
* 基础网格生成技术
* CAD内核技术
* 网格信息关联技术
* 附面层推进技术
3)优势
* 网格生成过程自动化,快速高效
* 网格参数控制灵活,修改方便
* 具备数模外形自适应能力
* 流程简单,使用方便
与通用网格软件对比
网格生成方式 | 优势 | 劣势 |
通用网格生成 | 1) 适用范围广,几乎适用所有几何外形; 2) 控制精细,每个网格点、网格线都可手动精细调整; 3) 可用商业软件多,不需独立开发; | 1) 人力投入成本大,生成周期长; 2) 网格修改、调整复杂,工作量大; 3) 不能适用外形变化,外形修改后需要重新画网格; 4) 使用独立,很难与其他CFD软件之间形成良好的流程衔接 |
参数化网格生成 | 1) 生成过程自动化,不需人工绘制; 2) 控制参数化,网格修改方便; 3) 应用简单灵活,可独立适用,也可用于集成开发; 4) 针对专用外形,具有很好的外形适用性,程序复用性好; | 1) 需要针对特定外形的数模进行程序开发,首次开发工作量大; 2) 软件对应特定系列外形,不具有普适性; |
5. 经典案例
1)外形自适应
案例一
案例二
2)网格质量参数化控制
案例三
3)参数化网格生成案例
案例四
6. 总结
Grille CFD参数化网格生成软件继承了传统结构化网格生成质量高的特点,同时又具备快速、自动、自适应外形变化的优点,是对网格生成技术的深度探索和典型应用。