结构化与非结构化网格融合，兼顾CFD计算效率与精度的最优解！

浸没边界法的结构化网格以“规则拓扑+边界浸没”为核心特征，其网格单元（如六面体、四面体）按固定规律排列，形成可直接映射的笛卡尔坐标系或曲线坐标系，通过“虚拟边界”将不规则几何嵌入规则网格域，无需对几何边界进行严格的网格贴合。从专业角度看，其核心优势与适用场景可归纳为三点：  

核心优势：高效性与数值稳定性突出  

• 求解效率领先：结构化网格单元排列规则，离散方程可采用向量或矩阵化运算，适配GPU并行架构时能最大化线程利用率。    

• 数值精度可控：规则拓扑使网格单元的Aspect Ratio（纵横比）、扭曲度等质量参数更易控制，可避免非结构化网格因单元畸形导致的离散误差。在湍流模拟（如k-ε、LES模型）中，结构化网格能更精准还原涡旋扩散过程。    

• 前处理成本低：无需对复杂几何进行“分区-贴体”操作，仅需通过浸没边界定义几何轮廓，前处理周期可缩短50%以上。

适用场景：规则几何与高精度需求场景  

• 简单几何或规则边界场景：如管道流、平行平板流、轴流泵内部流动等，几何边界无复杂凸起或凹陷，浸没边界的“虚拟贴合”可满足精度需求。    

• 瞬态流场与大规模仿真场景：如内燃机缸内喷雾、风电叶片动态绕流等，需捕捉毫秒级流场变化，结构化网格并行效率可大幅缩短计算周期。

非结构化网格以“不规则拓扑+边界贴体”为核心，网格单元可根据几何轮廓自由分布（如四面体、金字塔形、六面体、多面体），无需遵循固定排列规律，能通过局部加密或稀疏化，实现对几何细节的精准贴合。其优势与适用场景聚焦于“复杂几何适配性”，具体表现为：  

核心优势：几何适配性与细节捕捉能力强  

• 复杂几何兼容性高：可直接对含多部件、不规则曲面的几何模型进行网格剖分，无需拆分几何或简化边界。例如对“血管流动”模型（含动脉分叉、斑块凸起），非结构化网格可通过四面体单元贴合血管内壁，还原血流冲击斑块的局部流场。    

• 网格资源分配优：支持“按需加密”，仅在高梯度区域布置细密网格，在流场平缓区域采用粗网格，可在保证精度的同时降低网格总量。某“多相流气液分离”算例显示，非结构化网格通过局部加密，在相界面区域的网格量仅为全局结构化网格的1/3，计算效率提升40%。    

• 工程化适配性广：兼容主流CAD软件的几何导出格式，可直接导入含装配间隙、倒角的工业模型，且网格剖分参数（如单元尺寸、生长率）可通过智能引擎自动优化，降低对工程师经验的依赖。

  
  

VirtualFlow-非结构化网格技术

适用场景：复杂几何与多物理场耦合场景  

• 工业复杂部件仿真：如汽车底盘流场、燃气轮机叶片冷却、航天器热防护系统，几何含多部件干涉或复杂曲面，非结构化网格的贴体特性可避免几何简化导致的误差。    

• 多相流与多物理场耦合场景：如“液滴雾化”“固体颗粒侵蚀”，需在相界面或接触区域精准布置网格，非结构化网格的局部加密可兼顾精度与效率。    

• 小尺度细节仿真：如电子设备芯片散热、多孔介质流动，几何特征尺寸差异大（从毫米到微米），非结构化网格可实现“宏-微”尺度的网格过渡。

  
  

  结构化与非结构化网格融合的优势    

• 结构化与非结构化网格存储方式不同

结构化网格因规则性，仅需存储顶点数组，如二维网格用x[i][j]、y[i][j]表示，存储简单。而非结构化网格需存储节点位置、网格单元连接信息及节点邻居信息，存储复杂度高。  

• 结构化与非结构化网格遍历逻辑不同

结构化网格遍历简单，按行列顺序依次处理各点。非结构化网格则需基于网格单元遍历，如遍历所有三角形单元，处理每个单元的顶点，逻辑复杂且依赖连接信息。  

• 结构化与非结构化网格融合
  

单一网格技术难以同时满足“复杂几何适配”与“高效精准求解”的需求，而结构化与非结构化网格的融合，通过选择不同网格类型，实现两类技术的优势互补，可覆盖从“基础研究”到“工业设计”的全场景需求：在基础研究中，结构化网格部分可保证数值结果的可重复性；在工业设计中，非结构化网格部分可适配快速迭代的几何模型。

浸没边界法的结构化网格与非结构化网格，并非“替代关系”，而是“互补关系”。结构化网格以“高效精准”适配规则场景与基础研究，非结构化网格以“灵活贴体”攻克复杂几何与工业难题，VirtualFlow软件采用二者的融合的技术方式，旨在打破了“效率-精度-几何适配”的三角制约。

* 说明：这里仅从求解器分类，VirtualFlow非结构网格支持包括四面体、六面体、多面体等网格，其中通过分块、扫掠等生成的网格在工程上也被称为结构化网格，VirtualFlow非结构求解器支持此类网格，而从求解器角度，统称为非结构网格）