現(xiàn)今，仿真軟件前處理過程中遇到的最大問題是仿真工程師手動設(shè)置的參數(shù)較多，操作較為復(fù)雜，且前處理時間占全仿真操作用時至少70%。幾何模型越來越復(fù)雜，對細節(jié)的處理要求也越來越高。自動便捷的網(wǎng)格生成、生成的網(wǎng)格好壞成為了仿真軟件前處理部分的主要競爭目標。

多層級網(wǎng)格劃分

多層級網(wǎng)格劃分為自動網(wǎng)格劃分所使用的方法之一，常見的多層級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括叉樹式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及塊狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

多層級網(wǎng)格的計算方式為復(fù)合網(wǎng)格的迭代計算。由于細網(wǎng)格的截斷誤差較粗網(wǎng)格小，可以映射到粗網(wǎng)格層級上，因此多層級網(wǎng)格可以降低計算誤差。

以上圖為例，復(fù)合網(wǎng)格中，網(wǎng)格大小H的粗網(wǎng)格覆蓋全域，網(wǎng)格大小h的細網(wǎng)格覆蓋局部。計算完粗網(wǎng)格層級的流體方程后，粗網(wǎng)格將給予細網(wǎng)格邊界條件，通過此邊界條件再對細網(wǎng)格覆蓋區(qū)域進行流體方程計算。計算完成后，粗網(wǎng)格層級的截斷誤差需要修正。具體方法如下：

• 未加密區(qū)域粗網(wǎng)格點集無需修正

• 加密區(qū)域內(nèi)粗網(wǎng)格點集將上一迭代步的相同位置處細網(wǎng)格流場值賦予粗網(wǎng)格

• 交界面上的粗網(wǎng)格點集以為中心的粗網(wǎng)格控制體的通量計算，考慮細網(wǎng)格尺度上的通量的矯正

網(wǎng)格劃分過程中所使用的算法為B-R域分解算法。對于每一個劃分域，先統(tǒng)計每一個方向需要進行劃分的網(wǎng)格，尋找每一個方向此值的變化最為劇烈之處，進行網(wǎng)格劃分直到每一個新創(chuàng)建的計算域滿足設(shè)定的需求參數(shù)。

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具體實現(xiàn)

選定某一特征值，例如渦量、相含率變化率、固體邊界距離等，此類特征值在變化較為劇烈的網(wǎng)格處，通常截斷誤差較高，因此需要多層級網(wǎng)格加密，以降低誤差，增加仿真的精準度。

以固體邊界距離為例，以下案例中，需要對固體邊界部分進行多層級劃分，而對固體內(nèi)部部分不進行網(wǎng)格劃分。

輸入?yún)?shù)：

• 最高層級，即最細網(wǎng)格所處層級。

• 緩沖層，表明細網(wǎng)格需要在粗網(wǎng)格范圍往內(nèi)縮進多少個基礎(chǔ)單元的長度。

• 劃分效率，表示真正需要被加密的網(wǎng)格占該區(qū)域網(wǎng)格數(shù)目的比例。

• 劃分核數(shù)，即此次網(wǎng)格劃分所需使用的核數(shù)。

• 參數(shù)輸入完成后即可進行一鍵劃分。

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可以看出網(wǎng)格在固體邊界的周圍得到了加密，可以使此部分截斷誤差有效減少。

?在軟件使用過程中，合理輸入?yún)?shù)便可快速自動得完成網(wǎng)格劃分，為前處理過程節(jié)省了大量時間。在前處理網(wǎng)格劃分結(jié)束后，即可進行邊界條件設(shè)置等操作，完成后即可運行仿真程序，得到誤差更低的仿真結(jié)果。

積鼎VirtualFlow，采用多層級網(wǎng)格劃分技術(shù)，前處理的工作量小，且數(shù)值計算更為穩(wěn)定精確。具備豐富的多相流模型，可模擬單相、多相流動及非牛頓流體和水合物，基于MPI的并行算法，大大加快了計算速度，面向工業(yè)用戶提供專業(yè)可靠的流體仿真解決方案。