Fluent可以使用多种类型的计算网格。如2D模型中，可以使用三角形或四边形（或两者组合）网格；3D模型中，可以使用四面体、六面体、多面体、三棱柱、金字塔以及这些类型组合的网格。在实际应用中，选择何种类型的网格可以基于以下因素进行考虑：

• 网格生成的难度
• 计算资源
• 数值扩散

1 网格生成的难度

工程模型常常涉及到极为复杂的几何形状，为这些复杂模型创建结构化或分块结构化网格（四边形或六面体网格）即便可能也常常非常消耗时间，因此对于复杂几何模型，常常使用三角形或四面体等非结构网格。但如果几何模型相对较为简单，则使用非结构网格在生成时间上并不存在优势，此时可以考虑使用结构化网格或分块结构网格。

对于复杂几何模型进行结构网格或分块结构网格划分，可能存在的风险包括：为了生成网格而对几何形状进行过度简化、网格质量问题以及存在效率较低的网格分布（如在不太重要的区域中布置过于细密的网格）而导致网格数量过多。

如果已经有了现成的结构网格，那通常应该想办法在Fluent中直接使用此网格而非重新生成新的网格，这样可以节省时间。这可能也是在 Fluent 仿真中使用四边形或六面体单元的动机之一。

 

注：Fluent可从其他程序（包括 FLUENT 4）导入结构化网格。

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2 计算资源

当几何形状复杂或计算区域的长度尺度范围分布非常宽广时，使用三角形/四面体网格，可以使网格数量远少于结构化的四边形/六面体网格，因为三角形/四面体网格允许在选定区域中细化网格。结构化的四边形/六面体网格常会迫使网格放置在不需要细密网格的区域。非结构化四边形/六面体网格具有三角形/四面体网格的许多优点，其适用于中等复杂程度的几何模型。

在某些情况下，四边形/六面体单元的一个特征可能使它们更经济，即它们允许比三角形/四面体网格更大的长宽比。三角形/四面体网格中长宽比过大将不可避免地影响网格的歪斜度，这对于数值计算是不利的，因为歪斜度过大会降低计算精度和妨碍收敛。因此若有一个相对简单的几何模型，其流动与几何体的形状非常一致，例如细长的管道，可以使用由高长宽比的四边形/六面体网格，与使用三角形/四面体网格相比，计算区域中的网格数量可能要少得多。

将整个区域中的四面体转化为多面体网格可以减少网格数量，虽然这么做会使得网格变得粗糙，但通常会加快收敛，这可能会节省一些计算费用。

总之，一般推荐以下做法：

• 对于简单的几何形状，使用四边形/六面体网格。
• 对于中等复杂的几何，使用非结构化的四边形/六面体网格。
• 对于相对复杂的几何，在边界层中使用三角形/四面体网格及楔形网格。
• 对于极其复杂的几何，使用纯三角形/四面体网格。

3 数值扩散

多维情况下的主要误差来源是数值扩散（假扩散）。使用术语假扩散是因为这里的扩散并非真实现象，但其对流动计算的影响非常类似于增加真实扩散系数。

数值扩散具有以下特性：

• 当实际扩散较小时，即当问题以对流为主时，数值扩散最为明显。
• 所有用于求解流体流动的数值格式都包含有限数量的数值扩散。这是因为数值扩散是由截断误差引起的，而截断误差是用离散形式表示流体流动方程的结果。
• Fluent中使用的second-order和MUSCL离散格式有助于减少数值扩散对计算的影响。
• 数值扩散量与网格分辨率成反比，因此细化网格可以降低数值扩散。
• 当流动与网格对齐时，数值扩散最小。这与网格类型的选择相关：使用三角形/四面体网格，流动永远无法与网格对齐；如果使用四边形/六面体网格，则有可能实现流动与网格对齐。它仅适用于简单流动，例如通过长管道的流动，在该流动中可以依赖四边形/六面体网格来减小数值扩散。这种情况下，使用四边形/六面体网格是有利的，因为与使用三角形/四面体网格相比，使用更少的网格可以获得更好的计算结果。
• 如果希望沿壁面法向的梯度具有更高的分辨率，可以在壁面附近创建具有高纵横比的棱柱层网格。

 

多面体网格通常由四面体转化而来，其具有和四面体相同的数值特性。不过其优势在于面数更多，更圆滑，在数值稳定性和收敛性方面存在一定的优势。

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(完）