適應(yīng)復(fù)雜外形粘性流動模擬的混合網(wǎng)格生成算法.pdf

1、綜合考慮易用性和計算精度，發(fā)揮結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格雙重優(yōu)勢的混合網(wǎng)格被認(rèn)為是粘性CFD計算的最佳網(wǎng)格形式。這類網(wǎng)格在物面附近采用扁平的半結(jié)構(gòu)單元，既適應(yīng)平行物面方向的復(fù)雜幾何外形，又能精確捕捉垂直物面方向的細(xì)小流場特征;其余區(qū)域則布置非結(jié)構(gòu)單元來封閉整個網(wǎng)格區(qū)域。最終得到的網(wǎng)格系統(tǒng)能準(zhǔn)確表征流場特征，且網(wǎng)格規(guī)模適中。而相比于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，其生成過程無需人工分區(qū)，且自動性高。
　　邊界層網(wǎng)格生成是這類混合網(wǎng)格生成的關(guān)鍵步驟，至今沒有

2、得到的完全的解決。經(jīng)典的前沿層進(jìn)法被證明只能適應(yīng)簡單外形，要將其應(yīng)用到復(fù)雜外形，必須處理因復(fù)雜幾何特征引起的算法失效問題。此外，生成整個混合網(wǎng)格系統(tǒng)還需集成可靠的表面網(wǎng)格生成和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成工具。
　　本文首先從二維問題入手，提出了一類先生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、再生成邊界層網(wǎng)格的新算法流程，即先在整個問題域生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，然后在物面附近將非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格朝區(qū)域內(nèi)部“擠壓”，空出的空間填充邊界層網(wǎng)格。和先生成邊界層網(wǎng)格、再生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的經(jīng)典算法

3、流程相比，新流程通過對非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元的質(zhì)量監(jiān)測自動判斷各類邊界層相交情形，可形成自動縮層效果，有效避免邊界層相交問題。但是，研究中發(fā)現(xiàn)該流程的缺陷也是明顯的。首先，“擠壓”非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格會導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)單元質(zhì)量變差，因此結(jié)合粗化和優(yōu)化網(wǎng)格算法的策略優(yōu)化非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，但這一過程比較耗時。其次，處理復(fù)雜外形時，該流程可能會在邊界層引入過量的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元，不利于保證后續(xù)流場求解的精度。
　　基于二維混合網(wǎng)格生成算法研究的經(jīng)驗，本文繼而重點討論了

4、適應(yīng)三維復(fù)雜外形的混合網(wǎng)格生成算法:
　　(1)考慮到二維算法流程存在的內(nèi)在缺陷，針對三維問題，本文研究回歸到先生成邊界層網(wǎng)格、再生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的經(jīng)典算法流程。
　　(2)采用前沿層進(jìn)思想生成邊界層網(wǎng)格。針對復(fù)雜外形，綜合采用了各種處理技術(shù)（節(jié)點推進(jìn)法向的計算和優(yōu)化、推進(jìn)步長的自適應(yīng)調(diào)整、多生長法向、無效單元的檢測和修正等），以保證邊界層網(wǎng)格的質(zhì)量，并避免算法失效問題。
　　(3)以邊界層網(wǎng)格生成程序為基礎(chǔ)，結(jié)合自研的