VirtualFlow | IST/BMR网格技术
CFD网格类型
网格生成方法通常分为三类：结构化网格，非结构化网格与多块网格。
结构化网格基于刚性的拓扑结构，每个内部网格点毗邻的结构单元都具有相同的构造，多为四边形和六面体。而非结构化网格中结构单元可能不同，比较灵活，多为三角形和四面体。多块网格则是由多个结构化模块以非结构化的方式连接形成的网格。
结构化网格
结构化网格的拓扑结构相同，相较于非结构化网格更加易于生成与处理。简单的拓扑结构内各网格点连接的方式具有规律性，可以简化网格的联通性矩阵，使得并行运算更有效率。另外，刚性结构可使用传统的离散方法计算空间导数，避免由于不规则网格空间离散方法导致的高阶误差。结构化网格在具有简单几何结构，如正方体、圆柱体等，的流体域仿真上具有明显的优势。
非结构化网格
非结构化网格通常以四面体等单形作为结构单元，其拓扑结构没有重复性，这使得非结构网格具有不可控性。
相较于结构化网格，尽管非结构化网格存在较多缺点，但它可以使用软件自动生成，因此在工程上使用十分广泛。
多块网格
多块网格继承了结构化网格的大部分优点。由于复杂几何体可视为多个几何组件，因此相较于结构化网格，多块网格更易生成，其应用也十分广泛。但是如果块与块之间共享边界，即块与块之间是联通的，那么两块之间在计算时需要进行数据交换，这个问题在并行运算时尤为明显。
总的来说，如果可以自动生成结构化网格，或者自动计算多块网格之间的联通性，就可以避免结构化网格与多块网格的劣势，发挥它们在计算上的优势。浸入界面方法 正是这样的一种网格生成方法。
IST浸入界面法网格技术
受Level Set方法在两相流界面追踪方面的应用的影响，IST采用Level Set函数（Ф）来描述固体对象。将Level Set函数看作带符号的距离函数，用于表征到固体壁面的距离，其在固体区域和流体区域具有不同的符号，因此可以便捷地对固体区域和流体区域进行区分，其零值面即固体壁面。
相界面捕捉：Level Set函数
BMR分块网格优化
采用笛卡尔坐标建立网格，并采用Level Set函数进行固体区域和流体区域的区分，优点是能够快速地进行网格划分，网格均为直角坐标网格，缺点是对局部区域进行加密比较困难，网格量较大。因此，为了解决IST网格在实际应用中的局部加密问题，可配合BMR方法使用。
BMR方法即对需要加密的区域进行子块划分，子块可以设置更密的网格，达到加密的效果。如果有必要，可以嵌套多层网格，达到更好的加密效果。采用BMR方法进行加密，对于复杂的几何体，可以减少IST网格最多70%的网格量，可大大缩短计算时间，提高计算精度。
导入几何模型后自动生成网格
涡轮网格划分
验证案例
案例：圆柱扰流
采用IST/BMR方法生成网格，计算经典的圆柱绕流问题，采用BMR划分子块对圆柱周围进行了网格加密，通过计算得到不同Re数下的流场。如下图所示，Re=40的算例中采用了一级BMR加密，而在Re=100的算例中采用了两级加密，圆柱周围的网格更密，而在远离圆柱的区域则具有更大的网格。
Re=40 速度云图
Re=100 速度云图
如下表所示，通用流体仿真软件VirtualFlow采用IST/BMR方法计算的结果与实验数据及其他数值模拟方法的计算结果吻合良好，说明VirtualFlow所采用的网格技术能够达到较高精度，结合其操作方面的优势，该网格技术有广阔的应用前景。
网格划分过程中不需要生成网格，对硬件要求低；预处理阶段只需要给出网格生成的参数，并不直接生成网格。对于比较耗时的距离函数的计算则放入求解阶段进行，可大大降低前处理所需时间；
无需专门的前处理工具；
导入几何后设置网格精度，可自动进行网格划分；
适合计算流体和固体耦合换热的问题；
对于复杂几何体的流场模拟，经常需要花费大量的时间精力进行网格生成，采用IST/BMR网格不仅可以快速生成网格、节省大量的前处理时间，而且更有利于并行运算。
