一百零四、网格类型会影响Fluent的计算结果吗？？

一般来说，网格数量可能会影响计算结果，所以我们需要进行网格无关性验证，我们之前的文章专门介绍这部分内容。参考文章：九十五、一文看懂网格无关性是什么？？怎么做网格无关性验证！！！

但是，这两天我进行计算的时候却发现相同的模型、相同的计算参数，只是不同的网格类型，计算结果却不相同。这里的不相同还不是有一点不同，而是大相径庭。

模型很简单，就是一个圆柱体，长10m，直径0.15m，一个入口一个出口，入口为速度入口，有空气流入。出口为压力出口。空气低温流入，壁面高温加热空气，涉及到热量的对流和扩散。

注：由于没有扰流部分，可以将模型简化为1/4部分

同时使用Fluent中的symmetry边界条件将模型补全。

2.1 结构化网格

可以有两种网格划分方式，第一种最容易想到的就是ICEM的结构化网格，这种简单几何结构，结构化网格非常适合，生成的网格质量非常好，而且操作也简单。

网格划分y+<1，网格数量124w

2.2 多面体网格

还可以使用Fluent Meshing画多面体网格。多面体网格的可以大大减少网格数量，在相同精度下网格总量可减少3-5倍，适用于比较复杂的模型。

网格划分y+<1，网格数量57w。这里没有保证网格数量相同，后面会进行说明。

看到这里，很多同学可能会发现一个大漏洞，那就是两种网格划分方式的网格数量不同，多面体网格只有57W，而结构化网格有124W。那计算结果不同，不正是因为网格无关性吗？？？

也确实如此，为了排除这种干扰，我对多面体网格进行了网格无关性验证，分区选取了37W、49W、57W、86W、126W网格进行计算。

结果就是从57W网格开始，计算结果差距就很小了。也就是说，对于多面体网格，57W就已经满足网格无关性验证了。

监测物理量：计算数学模型很简单，就是一个常规的传热问题。因此这里的收敛标准也很简单，监测温度物理量，等质量平均的温度稳定下来就认为收敛了

结构化网格的收敛过程，可以看到随着迭代的进行，温度在120步左右就已经稳定下来了，可以认为已经收敛了。温度温度在310K左右

多面体网格，温度在90步左右稳定下来，温度稳定在312K左右

如果仅是质量平均温度有2K的差距，还勉强能让人接受。但仔细分析温度分布，会发现整个空间上的温度分布都改变了。

5.1 温度轴向分布

温度在轴向上的分布有明显的不同，尤其在入口处。对于多面体网格来说，入口处的壁面温度很快就能扩散到中心轴线处；而对结构化网格来说，则需要经过1.2m左右，管中心处才能受到壁面温度的影响。

同样的，轴线上的多面体网格的温度也一直高于结构化网格。

5.2 温度径向分布

沿径向，仍然是多面体网格温度值大于结构化网格，在管中心处这种差距更大，能达到4K；而靠近壁面处，差距会变小。

这再次说明，越靠近管道中心，差距越大。是不是说明是扩散过程造成的这种温度差异？？？那是不是说扩散系数不同呢？？

5.3 扩散系数对比

实际上，我也对比了扩散系数，两者确实存在差异。

比如径向有效粘度，可以用来表征热量和质量扩散速率。两者存在明显的差异，但这种差异为什么会出现？？？搞不清

我的理解，出现这种情况的本质原因还是网格无关性的问题。虽然对于多面体网格我进行了网格无关性验证，但是由于长宽比很大，长为10m，而直径仅有0.15m，网格由57W增加到126W，径向上的网格数量并不能增加多少。

也就是说，对于结构化网格来说，径向网格数量为55个；而对于多面体网格，径向网格数量仅27个。

结构化网格的径向网格数量明显比多面体网格更多一些。这使得计算扩散问题时，结构化网格会更加精确一些。从而会影响到温度的扩散，进而影响轴分布。

当然，这只是我个人的猜测，没有应该验证。如果要验证，需要把多面体网格再次加密，126W网格时，径向网格数量32，可能需要加密到500W网格，才能使径向网格数量达到55个。