構造格子 — CAE用語解説

構造格子は六面体セルを規則的に並べた格子で、i-j-kのインデックスで各セルが特定できる。メリットは精度の高さと計算効率。セルが流れ方向に揃っていれば数値拡散が最小限で済むし、メモリアクセスも規則的だからCPUキャッシュの効率が良い。翼型の周りのO型格子やH型格子が典型例だね。

複雑形状に合わせるのが非常に難しいからだよ。自動車のボデーやエンジンの吸気ポートのような複雑な3D形状に構造格子を作ろうとすると、職人的な技術とものすごい時間が必要になる。マルチブロック構造格子（領域をブロックに分割して各ブロック内で構造格子を生成）を使っても、複雑形状では数週間かかることもある。だから工業CFDでは非構造格子（四面体やポリヘドラル）が主流になったんだ。

もちろん。ターボ機械（タービン・圧縮機）の翼列解析は構造格子が標準。翼面境界層を正確に解像できるし、翼間の流路は比較的規則的だから構造格子が適している。あとDNSやLESの研究ではチャネル流れや管内流れに直交構造格子を使うことが多いよ。

構造格子上でのNavier-Stokes方程式の離散化は計算効率が高い。

非構造格子との比較とブロック分割の考え方を理解するのが大事だよ。

最近はオーバーセット格子（Chimera）で構造格子を複数組み合わせて複雑形状に対応する手法も増えてきてるよ。構造格子の精度と柔軟性を両立する試みだ。