被逼迫的創新：重疊網格

2017-03-12 by:CAE仿真在線來源:互聯網

“失敗通常會在CFD領域引起創新。NASA在重新審視他們的太空梭項目中的問題,其中最重要的問題就是CFD預測的結果和飛行經驗無法匹配。在這個團隊中集結了各類來自NASA,工業以及學術界的CFD名人。他們推測是因為他們進行了大量的幾何簡化來增加網格質量來增加求解穩定性。在夜以繼日的研究中,NASA的項目組推進了各種高級網格生成技術,如軸圈網格(Collar Grid),重疊網格,漏洞自動切分以及各種動網格問題。通過這些技術,CFD預測的結果和實驗值匹配完美。”

--Nick Wyman

本期CFD界主要討論重疊網格(重疊網格)。首先來看看重疊網格算法使用的網格:

這讓我們看慣了結構網格和非結構網格的難以忍受,這網格質量是0嘛!然而再看看我們重疊網格的流場:

愛上重疊網格的理由:

對于極為復雜的幾何,網格生成耗時且邊界條件定制復雜;
對于動網格,重疊網格會保證最高的網格質量;
重疊網格可以利用笛卡爾網格高效的特點;

Zhirong Shen et al. 采用重疊網格計算的算例

重疊網格簡介:

重疊網格使用多套彼此不相關的網格來覆蓋整個計算域。這些網格可以是任何形狀、類型、大小。唯一需要的彼此和彼此重疊來覆蓋整個計算域。并且在重疊網格中,某個部件的網格可以和其他的部件相滲入。由CFD求解程序來決定哪些網格點在計算域之內,哪些網格點是無用的且并不被用于計算。

重疊網格的這種特性大大簡化了網格生成的過程,在重疊網格中,網格完全可以依據某個局部的構件進行設計并進行充分的包圍。甚至可以依據CFD模型來對某些區域(湍流轉變區)生成特定的網格。目前已經被證實在傳統的算法中,為了講網格和某些局部構件進行貼合會導致網格質量下降以及容易導致發散。通過重疊網格算法,這些問題顯而易見的被解決了。

重疊網格生成的過程通常分為2個部分:背景網格,近構件網格。近構件網格主要對構件(幾何)進行解析。得益于結構網格的效率和精度通常使用六面體結構網格。