为什么要研发基于“笛卡尔网格”的解算软件？
为什么要研发基于“笛卡尔网格”的解算软件？
CFD行业的朋友们都熟悉结构化网格和非结构网格，但可能有些朋友却不太熟悉笛卡尔网格。那么，笛卡尔网格是属于结构化网格，或者非结构网格吗？
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结构网格 非结构网格 直角网格
答案是笛卡尔网格既不属于结构网格，也不属于非结构网格。它是与结构、非结构网格并列的一类。结构网格与非结构网格都是先表面后空间的网格生成方式、属于贴体类的网格结构，而笛卡尔不同，他是先空间后表面的网格生成方式，属于一种非贴体的网格结构。笛卡尔网格中的单元基本按照笛卡尔坐标方向（X，Y，Z）排列，具有常规结构网格与非结构网格中不常见的悬挂点结构，同时又大量存在结构网格中的结构特性。
为什么会有笛卡尔网格这种存在呢？
笛卡尔网格优势主要表现在对物面依赖程度低的空间非贴体网格的生成方式，这种生成方式使得网格生成过程简单、速度快、自动化程度高，其次笛卡尔网格易于细分的特点结合叉树数据结构很容易实现自适应，从而能够更加准确地捕捉流场结构。
有优势就有不足，笛卡尔网格的不足主要在于物面附近网格需要做特殊处理以及粘性流动数值模拟比较困难。当然，针对这些不足，笛卡尔网格技术也发展出了切割网格法，浸入边界法，混合网格技术等等。
笛卡尔网格的先天优势在很早就有大咖注意到了
据小π考证。最早发表文章研究笛卡尔网格的学者是Reyhner。他在1976年，率先采用非贴体的笛卡尔网格模拟绕进口的跨音速流动，他预见性地深入讨论了发展笛卡尔网格生成方法所要面临的许多问题，包括准确地确定物面边界条件、相邻网格单元间光滑过渡和网格自适应等问题。
1978年
Purvis和Burkhalter将笛卡尔网格与有限体积法结合起来求解全速势方程，成功地求解了轴对称外形问题，这种思想被Wedan和South所发展，并应用于多段翼型和内流问题。
1985年
Clarke、Hassan、Salas将Wedan和South的工作再向前推进了一步：采用Runge-Kutta时间推进法求解Euler方程。
1986年
Grossman and Whitaker采用笛卡尔网格和全速势方程求解三维圆锥体的超音速问题，其中值得注意的是，他们给出了解决薄体问题的一种方法。
1987年
Gaffney、Hassan和Salas首次采用笛卡尔网格和Euler方程求解三维机翼问题。
1988年
Choi和Grossman成功地应用二维矢通量分裂法求解Euler方程，解决了喷口处超音速流场模拟问题。
到了1992年
Quirk提出了对用Bezier曲线描述的外形，采用自适应笛卡尔网格求解二维Euler方程的方法。
由于笛卡尔网格生成可以做到自动化和实时性
上世纪九十年代美国NASA等航天航空机构就已经对笛卡尔网格生成方法有了相当的重视。NASA于2000年推出了Cart3D V1.0，在其中包含了基于部件几何定义、多重网格Euler方程求解和用户指定参数网格自适应等内容。这款软件的推出在笛卡尔网格解算器的历史上是划时代的。
Cart3D经历20年的发展到了V1.5.7，期间增加了MPI并行计算，支持CAD模型多种格式导入功能，支持高超流速模拟，Cart3Dv耦合Cart3D 解算器与交互式边界层IBL模块耦合，去适应Euler求解考虑黏度的影响，支持粘性计算（Euler和IBL代码之间创立耦合过程）。
Gocart-软件界面
与此同时，不少其它的基于笛卡尔网格的解算器也纷纷诞生
Cart3D基础上的升级版本——Gocart；
美国Convergent Science公司开发的新一代热流体分析软件——Converger；
用于分析复杂几何结构中的通风和气体扩散的CFD软件——inFlux；
全自动笛卡尔网格生成软件——sharc harpoon；
自适应笛卡尔网格生成系统——VisCart；
由波音公司开发——TRANAIR软件。
Converge-软件界面
VisCart-软件界面
当前，随着自适应笛卡尔网格的应用，国外研究机构在精确的边界条件、稳定性、矢量化、高效、内存需求和高效的数据结构等方面纷纷展开了更广泛的研究！
我们团队所研发的PiFlow
基于笛卡尔网格的求解器，具有笛卡尔网格自动化生成的优势，网格生成完全无需人工介入。PiFlow支持多种CAD格式文件导入，不仅支持STL格式文件，而且即将推出基于NURBS模型离散转换的功能，丰富了输入接口，加强了网格生成质量优势，网格生成更加稳定、实时和便捷。
PiFlow免费下载地址：
