STAR-CCM+网格质量

什么是有效网格

基本上，有效网格可用于初始化以及求解，无效网格无法获得任何求解，甚至无法对其进行初始化，例如，包含负体积网格单元的网格将视为无效网格。

根据该定义，要确定网格是否有效，需要同时依据基础网格质量以及与网格一起使用的物理模型。例如，具有大凹角网格单元的网格通常不会导致问题，但是对于高梯度或复杂物理的情况，则可能无法获得求解。在这种情况下，该网格视为无效。

网格的有效性还与用于定义 CFD 分析的方法相联系。 例如，逐个添加物理模型，并且每次都进行迭代和重启时，可能获得有效的求解。 但是，如果一次添加所有物理模型并尝试运行模拟，则可能导致给定网格的求解发散。

 STAR-CCM+ 提供了多个网格单元度量，可用来确定体网格的整体质量。通常，质量较差的体网格不一定会引发求解器运行时问题，但确实会降低求解精度和效率。

评估网格整体质量时，需考虑以下几个因素：

网格密度 - 在高梯度区域中，网格是否足够密集，是否能够精确捕捉流体特征？

网格分布 - 高梯度区域和低梯度区域之间的网格分布是否最佳？

近壁层 - 网格是否包含近壁层来计算湍流和热传递效应？

在局部（网格单元到网格单元）级别中，需考虑以下因素：

长宽比 - 预期流态的长宽比是否合理？

y+ 范围 - 选定湍流模型的 y+ 值是否合理？

体积比 - 网格单元体积与其邻近的网格单元体积的比值是否合理？

偏斜角 - 网格单元偏斜角是否已达到极限？

对于流体流计算，网格质量对扩散通量和对流通量的计算影响最大：

要获得最佳精度和稳定性的对流通量，连接相邻网格单元形心的线最好尽可能靠近分隔网格单元的面的形心。此问题的二维示例如下所示：在此示例中，通过加密网格而在角附近创建长宽比较低的网格单元，可以提高网格质量。

要获得最佳精度和稳定性的扩散通量，连接相邻网格单元形心的线最好尽可能与分隔网格单元的面接近正交。在 STAR-CCM+ 中，此角度为网格单元偏斜角。下面显示了高偏斜角的二维示例：在此示例中，通过加密网格而创建长宽比较低的网格单元，可以提高网格质量。