【Fluent电池热管理仿真网格划分2】CFD网格质量评判和网格质量提升怎样才算是好的网格
我们在进行CFD计算时，总是会遇到各种各样的收敛问题，分析影响收敛的因素包括：网格划分策略，模型选取，参数设置，边界条件等等。在各种各样的因素当中，网格问题通常占据了一半以上的比重，那么怎样的网格才算是一个好的网格呢，今天我们就来扒一扒这个问题。
1. 能够保持几何所需要的重要细节（最基本）
（1）小的/不必要的特征可以抑制或适当简化（如圆角等）
（2）简化的原则取决于：这些细节对流动及传热或其它物理特性的重要性
如下图：我们可能会认为网格肯定有问题，因为部分细节丢失了，但这取决于应用，这可能对结果有一些影响。如果您了解工程应用及物理性质，那您就会知道您需要什么程度的几何细节。
2.关键物理特性的捕捉
（1）网格必须足够精细，才能捕获并求解重要的物理特性：
– Flow gradients：流动中的任何大梯度（2）推荐的边界层网格划分准则
– 通常情况下，还需考虑10到15层覆盖边界层的单元 §£1.2 … 1.3
– y+»1：对于涉及热传递或层流到湍流转捩的问题
3.确保网格质量
（1）一个好的网格质量取决于:
（2）网格生成控制:
•尝试正交质量>0.1(精度，收敛性)
–正交质量最差>.01，平均值更高(来源:ANSYSFluent用户指南)
•扭斜度<0.95
•纵横比<100
•网格增长率<1.5 …2
•基于经验（实验）捕捉物理现象(剪切层、冲击)
•尽量在网格面法向和流动矢量间保持较小的角度（流动方向已知的问题中，应尽量尝试将网格与流动方向对齐）
（3）网格加密:
•手动,基于误差估计
•基于 ‘error sensor’ 网格自适应加密
（4）避免网格密度的突然变化
（5）网格类型
四面体或六面体单元通常比三角形或四面体单元计算的结果更精确
•当网格不再与流动方向一致时
Quad and Hex meshes（四边形/六面体网格）就失去了优势。
总结：网格划分策略
网格策略的选择取决于如下三个因素：
（1）仿真所需精度
（2）计算效率
希望的网格数量
是否只需要求解宏观流动特性（这意味着需要的单元数量相对较少）？或者，是否有必要求解流动的更多细节（这反过来需要更多的单元）？
（3）易于生成
时间成本
与Tet/poly网格相比，需要很长时间才能创建的结构化网格所带来的潜在优势是否值得花费额外所用的时间？我们的目标始终是：在所有因素之间寻求最佳的折中方案。
导语：在CFD数值模拟中，网格质量是一个非常重要的概念。良好的网格质量可以提高计算精度和效率，而较差的网格质量则可能导致计算结果不准确、计算时间长甚至失败。那么，如何判断网格质量的好坏呢？绘制网格过程中应该遵循哪些要求呢？下面让我们一起5分钟学习CFD的网格质量相关知识，帮你3招轻松搞定网格质量评估的烦恼！小白也能快速掌握！！！
01. 网格质量概述和查看
首先，我们要先了解网格质量的重要性，主要体现在以下的3个方面：：
（1） 提高仿真计算收敛；
（2） 提高仿真计算的效率；
（3） 提高仿真计算的准确性。尤其对于瞬态问题分析，对有限元模型进行网格质量检查及改进变得很重要。
接下来，我们需要知道在哪查看模型的网格质量。Workbench Meshing 中存在众多网格度量指标，可以通过结构树的Mesh --> Quality—>Mesh Metric 打开 Quality Measure 对话框进行查看。
02. 网格质量评判
其次，我们需要了解一些常用的网格质量判据。这些判据可以帮助我们定量地评估网格的质量，并识别可能存在的问题。下面介绍常用的两个网格质量判据正交质量和偏度：（1）Orthogonal Quality 正交质量（六面体相关）正交性用于评估网格元素之间的垂直程度，良好的正交性可以提高计算效率。正交性可以通过计算网格元素的法向量之间的余弦值来评估。若正交质量越接近 1，则表示网格元素之间是垂直的，即越接近正方体，网格质量越好。
（2）Skewness 偏度（四面体相关）
偏度衡量网格元素的偏斜程度，偏度过大可能影响计算精度。偏度可以通过计算网格元素的偏度统计量来获得。若偏度越接近0，则表示三角形网格为60°，即越接近正四面体，网格质量越好。
因此，CFD 网格质量统一采用0.9(0.1)标准，即Skewness偏度< 0.9和Orthogonal Quality 正交质量> 0.1。满足这两个条件，则说明网格质量合格达标，不存在问题。
03. 网格质量提升
对于复杂的模型网格质量肯定比较难以保证，在SCDM中可以进行适当简化模型，以确保绘制的高质量网格（前提：模型简化会不会造成精度的严重损失），如计算汽车行驶途中受到的阻力时，可以对车轮部分进行填充简化。
在一些不规则区域，采用局部加密处理，可以得到高质量网格和准确的数值结果。如叶片周围因为有不规则的边界层、涡旋的生成，要加密；物理量变化比较剧烈的位置加密处理。
整个模型比较复杂时，我们尽量剖分出不同的区域，逐个区域进行网格的划分。越是复杂的模型区域，我们越要耐心的分成几个小区域，即规则区域（长方体，圆柱等）考虑全六面体划分，不规则区域考虑全四面体划分。
