Griddle与Cubit网格生成质量的比较
1 引言
结构化网格在拓扑结构上是均匀的六面体网格，单元与单元之间有规则的连接，不过对于复杂的几何外形，难以生成合适的边界网格；非结构化网格可以包含四面体，没有规则的拓扑结构，网格节点的分布是随机的，非结构化网格的生成速度比结构化网格的生成速度快，但相对而言，结构化网格比非结构化网格能提供更精确的应力计算结果。FLAC3D使用2D Extruder可以产生出简单的非结构化网格，对于复杂的几何形状，使用Griddle生成网格(Griddle---FLAC3D和3DEC的高级网格划分工具)。
另一方面，Cubit可以生成全六面体的非结构化网格，一定程度上克服了Griddle产生非结构化网格出现的缺点，逼近了结构化网格的划分。本文比较了这两种网格生成方法，为了快速查阅网格生成的相关文章，可以输入"Griddle"或"Cubit"或"网格生成"等相关关键词。
2 Griddle组件
Griddle是Rhino的插件，其主要用途是为FLAC3D和3DEC模型输出网格【Griddle---数值模拟的高级网格划分工具(Advanced Meshing Tools for NM)】。基本的工作流程是在Rhino创建几何形状的基础之上，使用Griddle进行Surface网格和Volume网格划分，然后输出FLAC3D或3DEC的格式文件。Griddle共有10个可操作的组件，如下图所示。这10个组件从左到右依次为：
(1) BlockRanger (BR) 对实体划分结构化的六面体网格
(2) GInt 对表面网格相交的部分进行调整
(3) GSurf 非结构化的表面网格划分，以指定的参数创建非结构化表面网格
(4) GVol 非结构化的以四面体/六面体为主的网格划分
(5) GHeal 识别和修复表面网格问题
(6) GExtract 根据用户指定的准则提取部分表面网格
(7) GExtend 沿指定边界扩展表面网格
(8) GExtrude 沿其边界挤压表面网格，用来创建一个密封区域
(9) NonManifoldMerge 使用Rhino命令合并表面网格，创建单一的非流形网格
(10) ColorizeObjects 为对象分配随机颜色
3 产生网格
为了产生非结构化网格，需要使用(3) GSurf和(4) GVol这两个组件。
(1) 使用_Cylinder命令产生一个半径为2，高度为10的圆柱体，使用_Mesh命令三角化圆柱体的表面，
网格密度可以根据下面的显示框进行调节，本项目取最大值。
(2) 使用_GSurf命令重新划分初始的三角形网格。GSurf共有5个选项, 设置前三项的值，后两项保持默认值：
Mode=QuadDom
MinEdgeLength=0.5
MaxEdgeLength=0.5
RidgeAngle=20
AdvancedParameters
(3) 使用_GVol命令产生体积网格。GVol共有4个选项：
MeshSettings=Tet
OutputFormat=FLAC3D
FormatType=Binary
AutoOutputName=N/A
设置MeshSettings的Mode=HexDom，其它选项保持默认值：
Mode=HexDom
MaxGradation=0.5
TargetSize=0
Optimization=5
ShapeQuality=0.75
IniErrorCheck=Yes
(4) 对于3DEC，Griddle不能输出六面体单元，只能输出四面体单元，由于默认的文件格式是二进制文件，因而在3DEC中导入的速度比使用block zone list poly 命令输入的速度要快很多(将单元zone转化为四面体tetrahedron---block zone list poly (BBM); 粘合块体模拟BBM---Bonded Block Modeling)。
4 网格效果
Griddle产生的网格文件默认值为cylinder_GVol_Binary.f3grid，值得注意的是，虽然我们设置要生成六面体单元(HecDom)，但实际生成的不完全是六面体，总共生成的单元数目为1433个，其中：
Itasca把这种结果称之为以六面体为主的网格(hex-dominant mesh)，意思是主要由六面体单元组成，但在必要时为了符合几何形状也包括楔形体、金字塔体和四面体单元。在FLAC3D中输入生成的网格，如下图所示。
5 Cubit 网格生成
create Cylinder height 10 radius 2Volume 1 scheme sweepVolume 1 size 0.5mesh volume 1
共产生出1360个纯Hex单元，比较顶面网格的形状可以看出，网格形状更均匀【sculpt parallel 网格质量控制(12)】。生成的网格可以直接导入到FLAC3D中【多种岩土数值模拟软件导入Cubit四面体网格(tetmesh)的测试】。
quality volume 1 shape global draw meshquality volume 1 scaled jacobian global draw meshquality hex all scaled jacobianquality hex all aspect ratio top 10
