网格图怎么画,三分钟教你学会画网格图

2021-06-11 20:38 · MBA网校 · 4次阅读
相信不少流体工程师在实际的仿真工作中都遇到过类似的问题:自动生成体网格之后,要么网格的扭曲度过高(通常是skewness>0.98),求解器难以接受;要么扭曲度符合要求,网格数量却又过大(大几百万或上千万),此时计算机硬件无法读入和计算,甚至有些干脆连网格都画不出来了。

图1 网格在相切的位置出现了大扭曲度的情况(skew>0.98)

那么,为什么会出现这样两种极端的情况呢?除了他们俩之外,有没有折中的办法可以选择呢?其实,出现这些问题的本质原因,实际上是几何简化的问题。

通常,当几何修复工作的几位“医生”下班之后,接下来就进入到几何简化的工作流程了。实际上,对比几何修复的工作,几何简化的工作要相对更为简单一些,因为我们只对修复好的实体进行操作,这样,出现操作错误的几率就会大大下降;使用的软件工具,也远远少于修复工作。

● 几何简化的前提条件:修复几何工作完成。

当然,对于一些特殊的情况,修复和简化可以交替进行。比如因为简化的需要,而修改一些特征,那就会采用“先删除、后修补”的办法来进行。

如果仿真区域需要大规模重建,(当然前提是重建的工作效率要远远高于逐步简化,比如有大量的复杂圆角需要删除)那么此时几何简化的工作似乎就可以省略掉了;当然,省掉的也包括修复的工作。

实际的仿真工作中,并不是所有的前处理都需要几何简化(和几何修复的),比如我们使用Fluent Meshing中的包裹功能(Wrap),它可以直接处理“脏”几何,同时也可以涵盖简化的部分功能。那么这些情况下,几何简化的思路就是另外一种情况了。

● 几何简化的对象

几何简化的对象是相对灵活的:大部分的时候是固体区域,因为这样最为合理,能够保证整个流程的正确性。比如说流固耦合换热问题,固体需要参加仿真,那就先简化固体区域,再抽取流场,这样流体与固体之间就不会出现干涉和缝隙;

其余小部分的情况直接简化流体区域,因为这样可以提高工作效率。经常出现在单实体流场问题中,因为固体表面上(不和流场接触的)很多细节是不需要包含在计算中的,简化也是做无用功。

图2 常见的几何简化(修复)方式

● 需要几何简化的场景

所有需要几何简化的场景都需要流体工程师进行权衡。所以这些问题的特征都是相对的,只有充分考量所有具备的条件之后,才能做出最优的选择。

场景一:几何中存在相对复杂的次要特征

CAE仿真的本质仍旧是工程,我们必须要将工作效率放在首位。过多的次要特征会极大的降低工作效率,而且这些复杂的特征对我们主要关注的区域,几乎不会产生任何影响。所以,原则上这一类特征是必须要简化掉的,而且通常不需要工程师进行额外的权衡。

图3 螺钉就是CFD仿真中最为常见的次要特征

场景二:主要关注区域的细节特征过于复杂

这一类情况必须要首先权衡,是要保特征?还是要效率?当然,无论哪种选择都是有道理的,没有对错,只有是否合适。

对于这一类问题,通常是采用相对折中的方法,进行一些有限范围内的简化:如在圆角的处理过程中,半径小于某个数值的进行简化,大于的则保留;或者是在小的台阶、短边区域进行一些对齐操作,尺寸上也规定一个上限来限制,避免过多的破坏原始几何形状。

图4 复杂的重要区域是让工程师最为头疼的事情

场景三:流场中存在薄壁导流板

薄壁导流板简称挡板,其主要作用是流场导向,终极目标是将流体区域的流动最高效的应用起来,以达到调整流动方向、降低涡流(回流)和压降、增强(尤其是高温)区域流动的目的。挡板的本质仍旧是三维实体,只是厚度远小于其他两个方向的尺度。因此,如果对该类薄壁几何划分三维网格将会极大的增加网格数量,从而导致效率较低。因此,对于这一类的几何通常采用抽取中面的简化方式,由三维实体直接转换为二维的壁面边界,从而达到减少网格数量的目的。

当然,即便是这种倾向性很大的情况,仍旧需要工程师先权衡需求,如果贸然将薄壁挡板简化为二维无厚度壁面,则有可能造成精度降低的结果。

图5 无厚度处理过的挡板

场景四:流体区域存在尖角

如果流体区域的几何形状上存在尖角,那么无论采用何种网格都是无法壁面大扭曲度结果的,而且,任何一个大扭曲度的网格都会引发整个区域的非物理解,因此必须要简化流体尖角区域的几何。

对于尖角的简化方法,实际上更为简单和直接,那就是切掉尖角处的几何,如下图所示。切割后的边界通常都相互垂直,因此几乎不会再发生大扭曲度网格的情况了。

图6 尖角区域

图7 切割后的尖角区域

从实际的物理情况上看,切割掉这些尖尖的区域也是有充分理由的。根据粘性流体的基本假设,壁面附近的流体速度为0,尖角附近的流体本身距离各个壁面都很近,因此流动性差,流阻大,速度也几乎都是0。因此去除掉一部分速度全0的区域是对仿真影响很小的。

这一类尖角的情况通常也不需要权衡,直接处理掉即可。

场景五:存在不易发现的狭缝

如果是流体区域本身就是狭缝,那恐怕也没有太多的办法去简化,只能用较多的网格去填满缝隙,否则精度就会受损。

但是实际的几何之中,往往存在着很多不易被发现的狭缝,如下图所示。这一类的缝隙如果不好好处理的话,就会出现“网格不是太多就是太尖”的情况。

图8 不易被发现的面内狭缝

图9 对于面内狭缝,如果网格数量少,则质量很差

图10 如果网格质量好,则数量很多

对于这些狭缝,通常处理的方法有以下两种:

1、网格工具中的defeature忽略特征工具。当忽略的数值大于狭缝的宽度时,该狭缝将被忽略,被忽略的区域将被更为光滑的几何代替,从而避免出现大扭曲度的网格。

2、几何直接处理狭缝。如果担心上面特征忽略的办法会产生不可控的结果时,可以按照想定的目标进行几何修改。当然,类似的几何直接修改会相对复杂一些,难度也更大。

实际上,我们还有许许多多需要几何简化的场景,如固体区域存在尖角、边界相切等,本文限于篇幅暂不做介绍。

总而言之,如果我们能够妥善完成几何简化的工作,那么就一定可以找到一条折中的路线,从而逃离“网格不是太尖就是太多”的窘境。

相关文章:

灸立瘦是真的吗?到底结果怎样样?【央视记者真相报道】

微信推广费用一般是多少,微信广告推广价格一览表

格外的近义词是什么,标准答案有哪些?

足的拼音怎么读?足组词有哪些呢?足的意思是什么?足的笔顺笔划怎样写?

统一社会信用代码查询系统入口 即可看到企业详细信用信息

就像造句,小学生怎么用就像造句?

2021-05-26

  小学语文作业、试卷中,经常会出现用用就像造句的题目,你会吗?你知道二三年级的小学生该怎么用就像造句吗?快和我一起来学习...

历史乱套了,五年级写出爆笑作文!

2021-06-16

从照片上看,文章笔迹稚嫩,还有零星错别字,但天马行空起来却毫不含糊。这位小学生从盘古开天地说起,盘古把世界上的石头都震成...

揶揄怎么读?挪揄是什么意思?揶揄和挪揄的区别是什么?

2021-06-12

  揶揄怎么读?挪揄是什么意思?揶揄和挪揄的区别是什么?  揶揄:yé yú(第二声)。  【揶揄的发 音】yé yú  【释 义】...

天道酬勤是什么意思呢?天道酬勤的下一句应该是什么嘛?

2021-06-14

  天道酬勤是什么意思呢?天道酬勤的下一句应该是什么嘛?  天道酬勤是一个不太常见的成语,但有些老教授习惯把他挂在嘴边,经...

服装进货技巧成功经验(新手过货的5个详细步骤)

2021-06-12

开服装店,问题主要在于选址,装修,进货,管理,营销,促销等等。而开服装店的朋友们对进货可真接谓是头疼不已。那么今天我们就来说说...

偶尔的近义词是什么?偶尔的反义词是什么词?

2021-06-14

  偶尔的近义词是什么?偶尔的反义词是什么词?  【偶尔的近义词】有时、间或、间歇、偶然、鲜少、鲜有、无意、不经意、不时...

北京现代suv10万左右 其中有6款是大众车

2021-06-07

导语:讲到北京现代,我们很多人都知道,有人问北京现代suv车型及报价,另外,还有人问10万以内的北京现代,这到底是咋回事?实...

小提琴1234567位置图解 那就随便拉了啊反正是玩嘛~怎

2021-06-07

导语:聊到小提琴,大家应该都了解,有人问小提琴1234567位置图解,还有人想问小提琴1234567位置图解,这到底怎么回事呢?实际上...

脱产学习是什么意思,详解成人高考三种学习形式

2021-06-09

日前有考生在浏览各学校网站时产生疑问:专业名称后面的“脱产”、“业余”是什么意思?记者从教育考试院了解到,目前成人高校的...

微信如何推荐好友给别人(微信推荐好友名片方法)

2021-06-17

微信是一款社交应用,主打熟人社交(说过了?重要的事情再说一遍,嘻嘻),它的功能非常丰富,这个系列我们就来聊聊微信比手机通...

每的笔顺怎样写?“每”字的笔顺是什么?每字拼音怎么读?是什么意思?

2021-06-14

  每的笔顺怎样写?“每”字的笔顺是什么?每字拼音怎么读?是什么意思?  这是一些写字同伙有如许的疑心,接下来详解每的笔顺笔...

刷关键词排名靠前的方法(优化关键词的核心技巧)

2021-06-11

怎么样让网站关键词在三天之内就上升到首页了?这样的操作是不是会被搜索引擎认为作弊?相信很多SEOER都有这个疑问,也对这种操...

天然天河石多少钱一克?2020年天河石价格一般多少钱一克?

2021-06-02

天河石,又称“亚马逊石”。天河石是微斜长石的蓝绿色变种,蓝色和蓝绿色,半透明至微透明,与翡翠相似。天河石有明显的特征,它...

白底照片穿什么衣服比较好 照片上正常应该看到人的两耳轮

2021-06-08

导读:讲到白底,我们很多人都了解,有朋友问照白底的证件照穿什么颜色搭配,另外,还有人问一寸白底彩色证件照片,这到底怎么回...

方方土是什么字?方方土怎么读?方方土念什么?

2021-05-29

  芳芳土是什么字?在日常生活中,大家看到一些复杂的字的情况下,都喜爱开展分拆,那麼,方方土这个字怎么拆呢?估算怎么读也...

文章标签