最近上班每天大半时间在划分网格,由于是算缝隙流,必须要在2um宽的缝隙中划十层网格,要划得整整齐齐,但是几何总是有这样那样的细节问题。不是划不出,就是划出来的质量不够高,真真是被划网格伤透了心。
但是回想自己刚刚开始做CAE的时候,总是在划分网格时犯强迫症,也钻进过好几次牛角尖。总觉得要划出足够好的网格,才能进行到下一步。
对于很多初学CAE 的小伙伴们可能会对于好网格的理解陷入一些误区。
今天就和大家来聊一聊吧~
在进行CAE分析之前,我们通常会从设计人员手中拿到CAD 模型,这些CAD模型会包含所有的细节,如果网格与CAD完全一致会导致网格划分时间,计算时间大大增加。
因此需要首先对物理问题进行分析,判断哪里的细节需要保留,哪里的细节可以简化。在划分网格之前先对物理问题进行分析永远是第一项任务。
此外,3D 分析也不是一定优于2D 分析的,在保证流场是完全轴对称的情况下,将3D模型简化为2D问题进行分析往往能够使用更少的时间得到更加精确的结果。
因此,划出好网格的第一要务是充分理解物理问题,而不是尽量与CAD 模型一致。
在早期,由于当时的计算机计算能力和求解器的限制,结构化网格是主流,且非结构化网格的还不够成熟。人们需要花费大量的时间在简化几何,切分几何来划分全六面体网格。
但是随着非结构化网格技术的成熟,计算能力的提升,对于绝大多数的工程问题,四面体网格也能得到和六面体网格相同的精度。
虽然四面体网格数量较多,会需要更多的计算资源但是却可以省去了大量的生成网格的时间。整体上是提高了工作效率的。
因此在面对稍微复杂一些的几何时,试着考虑下四面体网格吧。
当然对于一些特定的应用,可能还是需要一些关键部位是六面体网格的。或者你的计算机无法处理太多的网格数量时,适当得做一些切分,使用混合网格来减少一些计算量也是可以哒。
目前随着计算机计算能力的提升以及HPC的资源的出现,计算机能够处理的网格已经非常多了,因此很多人可能就会偏向于划分更多的网格以期待得到更高的计算精度。
这种做法有时其实并不可取,网格划分的目的是为了将获取离散位置的物理量,只要计算结果能够得到和真实相似的趋势且满足你的精度要求时,再细化网格的意义其实并不大了。
在大多数的工程应用中都是使用CAE手段来进行几种设计方案的对比,这时候对计算结果的绝对值要求并不高,更多的是关注几种设计方案之间的结果差异,而且由于项目周期原因也不会留给CAE太多的时间,这时候精细的网格反而是累赘。
另外,在并不关注的位置上划分那么精细化的网格也是毫无意义的。
比如,你更关心湍流核心区的流场,使用了标准的壁面函数,但是却划分了多层边界层,这个边界层在计算中是失效的,这样会浪费很多时间,甚至会造成非物理解。
有时候为了得到一套高质量网格,我们会花费很多时间在简化几何,切分几何,调整网格划分策略和网格尺寸上。
网格质量对于计算来说,一定程度上是非常必要的。但是,质量好的网格不一定适用于所有的计算。
举个最简单的例子,对于结构仿真来说的高质量网格,但是能用来做流体计算吗?答案是不能的。因为结构仿真不划边界层,流体网格需要边界层也不是为了网格质量而是从黏性力的角度去考虑的。
因此,当改变分析类型,边界条件或是分析目的后,好的网格也可能会变成坏的网格。
能够求解我们要研究的问题
网格质量能够让求解器正常计算
基于物理问题足够简化的网格
适用于项目需要