CFD結構網格與非結構網格的區別

2017-08-25 by:CAE仿真在線來源:互聯網

目前人們習慣利用網格形狀對結構網格(Structural Mesh)與非結構網格(Unstructral Mesh)進行區分,往往稱四邊形及六面體網格為結構網格,而將結構網格之外的網格統統稱之為非結構網格。雖然說這在大多數情況下不會有什么問題,但實際上如果深究的話,這種分類方式還是存在很多的問題。那么結構網格與非結構網格到底區別在哪里?

網格算法中的"結構網格",指的是網格節點間存在數學邏輯關系,相鄰網格節點之間的關系是明確的,在網格數據存儲過程中,只需要存儲基礎節點的坐標而無需保存所有節點的空間坐標。如圖1所示為典型的二維結構網格。對于二維結構網格,通常用i、j來代表x及y方向的網格節點(對于三維結構,利用k來代表z方向)。對于如圖所示的網格,在進行網格數據存儲的過程中,只需要保存i=1,j=1位置的節點坐標以及x、y方向網格節點間距,則整套網格中任意位置網格節點坐標均可得到。需要注意的是,結構網格的網格間距可以不相等,但是網格拓撲規則必須是明確的,如節點(3,4)與(3,5)是相鄰節點。

圖1 二維結構網格示例

圖1的網格也可以是非結構網格。如果在網格文件中存儲的是所有節點的坐標及節點間連接關系的話,那么這套網格即非結構網格。因此所有的結構網格均可以轉化為非結構形式。相反,并非所有的非結構網格均能轉化為結構網格形式,因為滿足結構化的節點間拓撲關系不一定能夠找得到。因此僅僅從網格形狀來確定網格是結構網格還是非結構網格是不合適的,四邊形和六面體網格也可以是非結構網格,這取決于它們的網格節點存儲方式。

數值計算需要知道每一個節點的坐標,以及每一個節點的所有相鄰節點。對于結構網格來說,在數值離散過程中,需要通過結構網格節點間的拓撲關系獲得所有節點的幾何坐標,而對于非結構網格,由于節點坐標是顯式的存儲在網格文件中,因此并不需要進行任何的解析工作。

非結構網格求解器只能讀入非結構網格,結構網格求解器只能讀入結構網格。因為非結構網格求解器缺少將結構網格的幾何拓撲規則映射得到節點坐標的功能,而結構網格求解器無法讀取非結構網格,則是由于非結構網格缺少節點間的拓撲規則。當前完全的結構網格求解器已經不多了(一些古老的有限差分求解器可能還存在),大多數的求解器為非結構求解器,因此網格導出形式常常是非結構的。

因此,對于網格類型:

1.非結構網格或結構網格與網格存儲方式有關,與網格的形狀無關。

2.輸出什么類型的網格,取決于目標求解器支持什么類型的網格。

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