六面体网格就是结构网格？错！

weixin

在教材中描述CFD方程以及讨论离散格式的时候，通常使用的是笛卡尔网格。那么，什么是笛卡尔网格？

笛卡尔网格：所有网格单元都是单位正方形或者单位正方体，网格顶点即为积分点。如下图：

然而，在CFD计算中，通常我们的几何不能用单位正方体来描述。当流场边界和笛卡尔网格的边界不贴合的时候，我们需要对几何进行假定。如下图：

唯一的解决办法是，使用一个阶梯型的边界近似的代表了流动边界。并且这种阶梯假定会对边界处的壁面剪切力和通量计算引起误差，这可以通过加密网格来减小误差。但是如果在边界处加密网格来获得更精确的结果，会很浪费计算资源。

这表明了一个纯的笛卡尔网格用于CFD计算是不现实的！！通常在复杂几何中，用于CFD计算的网格分为：结构网格 (Structured Grid)；非结构网格 (Unstructured Grid)。

下面我们看结构网格的特点：

  · 网格点有固定数量的邻点；

  · 网格点可以映射为矩阵，这个矩阵可以用I，J，K索引来标识。每个网格单元P的索引和相邻的网格索引相差1。

下面是一个结构（非正交）网格示意图：

然而，在某些情况下，生成这种的网格系统非常困难，并且网格节点的分布难以控制。

因此，从结构网格的特点来说，主要是网格索引！所以六面体网格，如果索引如上述，那么即为结构网格；如果索引不满足结构网格的规定，即使是六面体也不是结构网格！一个典型的例子就是交界面节点不匹配的块结构网格。

（原文注：An Introduction to Computational Fluid Dynamics. H.K. Versteeg, W. Malalasekera. Page 304）

来源：CFD界公众号（ID：cfdresearch）