4.1　网格生成概述

4.1.1　网格划分技术

由于实际工程计算中的大多数计算区域较为复杂，因而不规则区域内网格的生成是计算流体力学一个十分重要的研究领域。实际上，CFD计算结果最终的精度及计算过程的效率主要取决于所生成的网格与所采用的算法。

现有各种生成网格的方法在一定的条件下都有其优越性和弱点，各种求解流场的算法也各有其适应范围。一个成功而高效的数值计算，只有在网格的生成及求解流场的算法这两者之间有良好的匹配时才能实现。

Fluent划分网格的途径有两种：一种是用Fluent自带的Meshing功能进行网格划分；另一种是由其他的CAD 软件完成造型工作，再导入其他网格生成软件（如ICEM CFD）中生成网格。

4.1.2　网格类型

从总体上来说，CFD计算中采用的网格可以大致分为结构化网格和非结构化网格两大类。一般数值计算的正交与非正交曲线坐标系中生成的网格都是结构化网格，其特点是每一节点与其邻点之间的连接关系固定不变且隐含在所生成的网格中，因而我们不必专门设置数据去确认节点与邻点之间的这种联系。

从严格意义上讲，结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元。结构化网格的主要优点有以下几点：

●　网格生成的速度快。

●　网格生成的质量好。

●　数据结构简单。

●　对曲面或空间的拟合大多数采用参数化或样条插值的方法得到，区域光滑，与实际的模型更容易接近。

●　它可以很容易地实现区域的边界拟合，适合流体和表面应力集中等方面的计算。

结构化网格最典型的缺点是适用的范围比较窄。尤其随着近几年计算机和数值方法应用的快速发展，人们对求解区域的复杂性的要求越来越高，在这种情况下，结构化网格生成技术就显得力不从心。

在结构化网格中，每一个节点及控制容积的几何信息必须加以存储，但该节点的邻点关系是可以依据网格编号的规律而自动得出，因而不必专门存储这类信息，这是结构化网格的一大优点。

但是，当计算区域比较复杂时，即使应用网格生成技术也难以妥善地处理所求解的不规则区域，这时可以采用组合网格，又称块结构化网格。在这种方法中，把整个求解区域分为若干个小块，每一块中均采用结构化网格，块与块之间可以是并接的，即两块之间用一条公共边连接，也可以是部分重叠的。

这种网格生成方法既有结构化网格的优点，同时又不要求一条网格线贯穿在整个计算区域中，给处理不规则区域带来很多方便，目前应用很广。这种网格生成中的关键是两块之间的信息传递。

同结构化网格的定义相对应，非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的比邻单元。即与网格剖分区域内的不同内点相连的网格数目不同。从定义上可以看出，结构化网格和非结构化网格有相互重叠的部分，即非结构化网格中可能会包含结构化网格的部分。

非结构化网格技术从20世纪60年代开始得到了发展，主要是弥补结构化网格不能解决任意形状和任意连通区域的网格剖分的欠缺。

由于对不规则区域的特别适应性自20世纪80年代以来得到了迅速的发展，到90年代，非结构化网格的研究达到了高峰时期。由于非结构化网格的生成技术比较复杂，随着人们对求解区域复杂性的不断提高，对非结构化网格生成技术的要求越来越高。

从现在的调查情况来看，非结构化网格生成技术中仅平面三角形的自动生成技术比较成熟，平面四边形网格的生成技术正在走向成熟。