star-ccm 结构化网格与非结构化网格对计算结果的影响

计算流体力学，也就是CFD，其基本思想就是把原来在时间域及空间域上连续的物理量，用一系列有限个离散点上的变量值的**来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，通过求解这些方程组获得场变量的近似值。

在计算流体中，所有守恒方程都可根据通用传输方程编写。通过将通用传输方程对控制体积V进行积分并应用高斯的散度定理，可获得传输方程的积分形式。
网格的通量

对网格进行积分需要计算网格通量，对于表面积分，使用求积近似计算表面积分，积分用网格单元面上同一位置处的变量值表示。采用二阶中点规则，即按照网格单元面中心处的值与网格单元面网格面积的乘积计算积分。对于体积积分，通过计算网格单元中心处的源项的平均值与该网格单元体积的乘积得到近似体积积分。

网格类型主要分为结构化网格与非结构网格，在流动方向与网格排列方向平行的情况下，三角形和四面体网格从本质上比四边形和六面体产生更大的截断误差。在与流动方向垂直的方向上存在梯度时，比如边界层流动，面上流体守恒变量∅_f的值计算，采用二阶迎风格式如下：
∅_f=∅_0 δr〖(∇∅)〗_0
由于在垂直流动方向存在梯度，结构化网格（四边形网格）面上的中心与网格中心在同一流线上，面上∇∅就等于体中心的∇∅；而非结构网格，面中心和体中心不在同一流线上，在垂直流动方向上存在距离，因此其面上的∇∅不等于体中心的∇∅，因此就会产生误差。
在薄剪切层 (边界层，自由剪切层)，三角形和四面体网格比平行于流向的四边形或六面体网格产生更大的数值扩散.
但对于流动情况复杂以至于主流方向不明确时，结构化网格可能不如非结构网格 。
因此，结构化网格与非结构网格选择的依据是，在流动方向与网格排列方向一致时，选择结构化网格；在流动方向未知时，采用非结构化网格。
例如对于后台阶流动，台阶后流动方向杂乱，但边界层内流动方向是确定的，所以非结构化网格加边界层的组合的计算结果与实验是符合最好的。