gambit网格检查与优化方法

gambit网格检查与优化方法

FLUENT计算对网格质量的几个主要要求:

(1)网格质量参数:

Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)

Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.2以内,最高不要超过1.40)

Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)

Alignment with the Flow (就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)

(2)网格质量对于计算收敛的影响:

高Skewness 的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness 单元。

高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。也就是说,Aspect Ratio 尽量控制在推荐值内。

(3)网格质量对精度的影响

相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续性方程高残差的原因。

网格线与流动是否一致也会影响计算精度。

(4)网格单元形状的影响

非结构网格的截断误差比结构网格的大,因此为了提高计算精度,请大家尽量使用结构网格,对于复杂结构,在近壁面等对流动影响较大的区域尽量使用结构网格,其他次要区域使用非结构网格。

2、不要使用书上写的Y+与Yp计算公式,那个公式一般只能提供数量级上的参考。推荐大家使用NASA的粘性网格间距计算器,设定你想要的Y+值,它就能给你计算出第一层的网格高度,与计算结果Y+很接近。

3、FLUENT检查网格的方法,网格导入FLUENT后,grid\check,可以看看网格大致情况,有无负体积,等等;在FLUENT窗口输入,grid quality 然后回车,FLUENT会显示最主要的几个网格质量。

4、关于边界层网格高度与长度的比例,有本CFD书上说,大概在1/sqrt(Re)就可以;另外也有这种说法,在做粘性计算时,这个比值可以在100-1000之间,无粘有激波计算时,这个比值要相应小点,在10-100之间,因为要考虑激波捕捉精度问题。

5、在display选项中选择range

然后在“lower”中设为0.85,“upper”设为1

然后窗口中会显示SKEW在0.85-1.0之间的网格单元

6、如何在GAMBIT中提高网格质量

生成一套好网格,下面几点是必要的:选择一款好的网格生成软件;确保实体尽量简洁;合理布置线上节点。

但是对于GAMBIT来说,往往第一点是做不到的。往往做到第二、三点生成的网格还是扭曲度过大,这时就需要手动去调整。

方案1

由于质量差的网格集中在附面层与三角形网格过渡的地方,可以从改变附面层网格分布入手。

插图

改变楔形体三个顶点的类型为side,从而改变附面层网格。

方案2

改变三角网格分布

插图

选择调整面网格的节点分布

手动调整质量差的网格的节点,使其分布合理。

通过调整后,最大倾斜率小于0.91了。该质量的网格基本上能导入FLUENT里算了,通过fluent里smooth/swap功能,还能进一步提高网格质量。

以上方案提供的思路可供参考。

其实提高网格质量最好的办法是将坏网格merge到好的网格中,在Tgrid可能有merge功能

评价网格单元质量的指标

Area 单元面积,适用与2D单元,较为基础的单元质量特征。

Aspect Ratio 长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于1是最好的单元,如正三角形,正四边形,正四面体,正六面体等,一般不要超过5:1

Diagonal Ratio 对角线比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于1的,该值越高说明单元越不规则,最好等于1,也就是正四边形和正六面体。

Edge Ratio 长边与最短边之比,大于或等于1,最好等于1,解释同上。

EquiAngle Skew 通过单元夹角计算的歪斜度,在0到1之间,0为最好,1为最差。最好控制在0-0.4之间。

EquiSize Skew 通过单元大小计算的歪斜度,解释同上,2D的0.1以内,3D的在0.4以内。

MidAngle Skew 通过单元边中点连线夹角就算歪斜度,仅使用于四边形和六面体,解释同上,0最好,1最差。

Size Change 相邻单元大小之比,仅适用于3D单元,最好控制在2以内。

Stretch 伸展度。通过单元对角线长度与边长计算出来的,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为最好,1为最差。

Taper 锥度,仅适用四边形和六面体单元,解释同上

Volune 单元体积,近适用于3D单元,绝对不能出现负体积

Warpage翘曲。仅适用与四边形和六面体,在0到1之间,0为最好,1为最差。

在窗口中键入 GRID QUALITY

Maxium cell squish:如果该值等于1,表示得到了很坏的单元

Maxium cell SKEWNESS 该值在0到1之间,0表示最好,1表示最坏

Maxium “Aspect Ratio ” 1表示最好。

gambit网格检查与优化方法

FLUENT计算对网格质量的几个主要要求:

(1)网格质量参数:

Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)

Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.2以内,最高不要超过1.40)

Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)

Alignment with the Flow (就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)

(2)网格质量对于计算收敛的影响:

高Skewness 的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness 单元。

高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。也就是说,Aspect Ratio 尽量控制在推荐值内。

(3)网格质量对精度的影响

相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续性方程高残差的原因。

网格线与流动是否一致也会影响计算精度。

(4)网格单元形状的影响

非结构网格的截断误差比结构网格的大,因此为了提高计算精度,请大家尽量使用结构网格,对于复杂结构,在近壁面等对流动影响较大的区域尽量使用结构网格,其他次要区域使用非结构网格。

2、不要使用书上写的Y+与Yp计算公式,那个公式一般只能提供数量级上的参考。推荐大家使用NASA的粘性网格间距计算器,设定你想要的Y+值,它就能给你计算出第一层的网格高度,与计算结果Y+很接近。

3、FLUENT检查网格的方法,网格导入FLUENT后,grid\check,可以看看网格大致情况,有无负体积,等等;在FLUENT窗口输入,grid quality 然后回车,FLUENT会显示最主要的几个网格质量。

4、关于边界层网格高度与长度的比例,有本CFD书上说,大概在1/sqrt(Re)就可以;另外也有这种说法,在做粘性计算时,这个比值可以在100-1000之间,无粘有激波计算时,这个比值要相应小点,在10-100之间,因为要考虑激波捕捉精度问题。

5、在display选项中选择range

然后在“lower”中设为0.85,“upper”设为1

然后窗口中会显示SKEW在0.85-1.0之间的网格单元

6、如何在GAMBIT中提高网格质量

生成一套好网格,下面几点是必要的:选择一款好的网格生成软件;确保实体尽量简洁;合理布置线上节点。

但是对于GAMBIT来说,往往第一点是做不到的。往往做到第二、三点生成的网格还是扭曲度过大,这时就需要手动去调整。

方案1

由于质量差的网格集中在附面层与三角形网格过渡的地方,可以从改变附面层网格分布入手。

插图

改变楔形体三个顶点的类型为side,从而改变附面层网格。

方案2

改变三角网格分布

插图

选择调整面网格的节点分布

手动调整质量差的网格的节点,使其分布合理。

通过调整后,最大倾斜率小于0.91了。该质量的网格基本上能导入FLUENT里算了,通过fluent里smooth/swap功能,还能进一步提高网格质量。

以上方案提供的思路可供参考。

其实提高网格质量最好的办法是将坏网格merge到好的网格中,在Tgrid可能有merge功能

评价网格单元质量的指标

Area 单元面积,适用与2D单元,较为基础的单元质量特征。

Aspect Ratio 长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于1是最好的单元,如正三角形,正四边形,正四面体,正六面体等,一般不要超过5:1

Diagonal Ratio 对角线比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于1的,该值越高说明单元越不规则,最好等于1,也就是正四边形和正六面体。

Edge Ratio 长边与最短边之比,大于或等于1,最好等于1,解释同上。

EquiAngle Skew 通过单元夹角计算的歪斜度,在0到1之间,0为最好,1为最差。最好控制在0-0.4之间。

EquiSize Skew 通过单元大小计算的歪斜度,解释同上,2D的0.1以内,3D的在0.4以内。

MidAngle Skew 通过单元边中点连线夹角就算歪斜度,仅使用于四边形和六面体,解释同上,0最好,1最差。

Size Change 相邻单元大小之比,仅适用于3D单元,最好控制在2以内。

Stretch 伸展度。通过单元对角线长度与边长计算出来的,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为最好,1为最差。

Taper 锥度,仅适用四边形和六面体单元,解释同上

Volune 单元体积,近适用于3D单元,绝对不能出现负体积

Warpage翘曲。仅适用与四边形和六面体,在0到1之间,0为最好,1为最差。

在窗口中键入 GRID QUALITY

Maxium cell squish:如果该值等于1,表示得到了很坏的单元

Maxium cell SKEWNESS 该值在0到1之间,0表示最好,1表示最坏

Maxium “Aspect Ratio ” 1表示最好。


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