起点与终点对齐 — 把网格与计算结果放在一起看

仿真方法论

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Clarence Holbrook Carter,  Untitled,  1967

网格是什么？网格是把三维空间分割为很多点。

一张照片有几百万到几千万的像素点，记录着每个点上的颜色，组成一张五彩斑斓的照片。

每个网格记录每个点的速度、温度、浓度等数据，组成错综复杂的流动场。

网格点越多，相当于照片的像素点越多，捕捉到的流动就更精细，更逼近真实的流动。

但是，你不能用太多的网格，网格越多占用更多的存储空间和更多的CPU运行时间。

一般，你会用几百万到几千万网格，做工程计算。

用多少网格好像是你确定的，其实你没有这个权利。是时间、成本、需求这三个因素确定了应该用多少网格。

1、领导下周要听汇报，计算时间只能是几个小时到两三天。

2、用不上顶级的计算机，你的工资不高，没必要用太贵的计算机节约你的时间。

3、虽然获取的数据不够精准，凑合还可以用。

一张二维图片，有几百万到几千万的像素。你用几百万到几千万的网格，描述一个三维空间。平均到每个二维平面，只有几十万的网格。用这些网格描述的流动确实不够精细。

为了用远远不够的网格，描述复杂的流动，只能节约着使用网格，在重要的地方多放一点网格，不重要的地方少放一点。所以，与照片的像素点均匀分布不同，网格在空间中不是均匀分布的。

用更少的网格捕捉到重要的细节，这是画网格的使命。

画网格的能力，不是把网格画出来，而是知道应该把网格集中放哪里。

画网格有几条基本原则。

原则1：贴近壁面的网格要密，根据需求不同，要精细计算壁面流动的，选择贴壁面网格的y+在1~2范围。不做精细计算的，y+在11~500范围。

原则2：如果只有一个方向变化大，其他方向变化不大，可以只在一个方向上加密网格，比如平板附面层里的网格。

原则3：在尾部漩涡、喷射流动等变化剧烈的区域，要用比较密集的网格。

这些原则很对，但是用起来很麻烦。因为你做一个新设计，无法事先知道里面的流动是什么样，这些原则就不太好用了。

推荐一种简单的办法，判断网格分布是否合理。把起点与终点对齐，把网格与结果放在一起看。

1、用一套简单的网格算出流动。

2、把网格与流动的云图画在一张图上。

3、放大看，找到流动复杂的区域在哪里？

4、再放大看，网格和流动匹配吗？

可以看到，这里的网格在高度方向不够密。流动被稀疏的网格“拉扯”细长了。下一步，在高度方向增加网格。

你说的对，这个方法很接近某些软件的自动改善网格的功能。发现哪里的速度、压力的变化剧烈就在哪里增加网格。

但是，我们不需要捕捉所有的变化，不需要在所有变化剧烈的位置都增加网格。靠手工调整网格，可以把网格放在我们关注的区域，我们不在乎的区域就不浪费网格了。

 

一开始，我们靠猜测，把网格资源放在我们以为最重要的地方。

然后，把结果和网格画在一张图上，看看当初的猜测对吗？

最后，调整网格分配，重新做计算，直到我们的猜测接近计算结果。

来源：陆姐说