非结构网格 — CAE术语解说

分类: 术语集 | 2026-01-15
CAE visualization for unstructured grid - technical simulation diagram

非结构网格

🧑‍🎓

老师,在网格生成时可以选择"非结构网格"和"结构网格",非结构网格是什么呢?

🎓

结构网格是像棋盘一样规则排列的六面体网格,而非结构网格是四面体或多面体不规则排置的网格。复杂形状也能自动生成网格是最大优点。

定义

🧑‍🎓

自动生成网格很方便呢。但应该也有缺点吧?

🎓

与结构网格相比,要达到同样精度往往需要更多的单元数。四面体单元的精度通常比六面体较低。另外,由于相邻单元的引用不能直接通过索引获得,内存访问效率会下降。在发动机周围的外部空力分析中,非结构网格有时会达到1亿个单元的规模。

流体解析中的作用

🧑‍🎓

CFD中非结构网格已经成为主流了吗?

🎓

在工业CFD中基本已是主流。汽车制造商和飞机制造商通常直接导入CAD形状,使用四面体或多面体进行自动网格生成,这已成为标准工作流程。但靠近壁面的边界层必须使用棱柱层(结构网格式的分层网格),这是铁律。

🎓

无论是非结构网格还是结构网格,离散化Navier-Stokes方程的方式是相同的。

$$ \frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + (\mathbf{u} \cdot \nabla)\mathbf{u} = -\frac{1}{\rho}\nabla p + \nu \nabla^2 \mathbf{u} $$
🧑‍🎓

最近常听到的"多面体网格"与四面体有什么区别?

🎓

多面体是面数更多的多边形,正因为面数多,每个单元周围的邻近单元数也更多,精度更高。用多面体有时只需四面体的1/5的单元数就能达到相同精度。STAR-CCM+是最早推动多面体网格的,最近Fluent也开始支持多面体了。

相关术语

🧑‍🎓

请告诉我与非结构网格相关的术语。

🎓
  • 结构网格
  • 四面体
  • 多面体
  • 🧑‍🎓

    混合使用结构网格和非结构网格是实际做法呢。只在壁面附近使用结构网格,我之前不知道。

    🎓

    是的。要在逐步改进网格品质指标(斜度、高宽比、正交性)的过程中,减少不良单元。非结构网格虽然能自动生成,但品质管理需要人工判断,这是网格技师的关键工作。

    对CAE术语的准确理解是团队沟通的基础。 — Project NovaSolver也致力于支持实务工作者的学习。

    Project NovaSolver — 面向CAE实务课题的研究开发

    "能否更高效地分析非结构网格?"——我们认真听取实务工作者的声音,致力于改进现有工作流程,投身于下一代CAE项目的研发。具体功能尚未公开,但我们会持续发布开发进展。

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