Cadence Fidelity CFD尊重几何并减少运行时间的保真 CFD 网格自适应

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介绍

尽管计算机处理能力不断发展，但提高数值模拟的效率仍然至关重要。在 CFD 模拟中，影响解决方案质量的关键因素是网格划分。不能解决流动变量局部变化的网格间距会引入离散化误差。另一方面，如果网格过度细化，计算时间和工作量会不必要地增加。网格元素类型和数据结构也会影响生成网格所需的人工时间和技能以及每单位精度的成本。

图 1. 基于局部误差和基于输出的自适应技术的比较。

如图 1 所示，网格自适应（可以是基于局部错误的或基于输出的）是一种用于帮助提高仿真效率的常用技术。非结构化网格自适应已用于减小网格尺寸以达到所需的求解精度。这种技术可以显着改善处理时间、内存要求和所需的存储空间。然而，在无法访问底层 CAD 数据的情况下，适应仅限于提高离体网格分辨率。而 Fidelity CFD 中的网格自适应技术尊重几何结构，提高网格质量，适应近壁剪切层，并减少改进 CFD 解决方案的运行时间。

挑战 

使用网格自适应改进网格质量的常见挑战如下：

• 适应不解决正确的几何。大多数自适应程序都内置在 CFD 求解器中。因此，它们仅适用于实际几何形状（即现有几何形状）的多面近似。适应后，一个人得到了错误几何体的理想网格。

• 自适应会降低局部细化网格的网格质量。许多自适应过程使用分而治之的方法来丰富网格，从而将现有网格元素局部划分为其他元素。虽然编程方便，但这种方法会导致网格质量随着细化而稳步下降，降低鲁棒性，增加运行时间，甚至可能增加离散化

• 在流动变量的梯度很大的近壁剪切层中的适应具有许多挑战。蛮力方法通常在壁附近使用各向同性细化，导致网格大小爆炸。避免网格尺寸爆炸的常见策略是使用拉伸四面体来解决垂直于壁的大梯度，而不会过度细化平行于壁。然而，这种方法会导致网格质量大幅下降。

• 适应程序通常会导致运行时间过长。这是因为网格要么在某个方向或位置过度细化，要么网格质量在适应过程中下降导致 CFD 求解器出现问题，甚至是何时停止细化过程的简单问题。

Fidelity CFD 网格划分的用户优势 

Fidelity Pointwise 是一种网格生成解决方案，可在网格构造技术和网格样式方面提供充分的灵活性。这种灵活性是 Fidelity CFD 网格划分工具的网格划分理念，并允许它应用于广泛的工作流程。Pointwise 网格自适应技术以协调和自动化的方式将网格划分和求解步骤分开，从而能够根据正在开发的流动解决方案或基于应用程序的目标来细化网格（如图 2 所示）

图 2. 金刚石翼型的网格适应两个不同的目标，即适应阻力（左）和适应冲击传播（右）。

这种自动网格细化工具仅用于网格不足的区域。它首先创建一个基线流动解决方案，然后通过使用该流动解决方案，确定与网格尺寸缺陷相对应的误差估计。此步骤重复多次以更好地控制网格离散化误差。对于高质量的 CFD 网格划分，此方法也可用于离体体素网格划分，以获得离体特征的均匀且出色的分辨率，特别是捕获尾流区域。在图 3 中，使用网格自适应工具细化了轿车的尾流剪切层网格。

 

图 3.定义离体特征的网格细化。

带走

Fidelity Pointwise 网格自适应工具：

• 适应底层几何形状。

• 有效地解析边界层区域内的网格。

• 有效控制自适应速率，逐步提高网格质量。

• 减少运行时间

要了解有关 Pointwise 中的网格自适应的更多信息，请申请免费试用许可证。

文章来源：cadence博客