教程 | 太强大！结构化重叠网格，岂一个爽字了得

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了STAR-CCM+软件的网格划分功能，包括Trimmer网格、四面体网格、多面体网格和直接网格等四种网格类型，以及从第三方网格软件导入体网格的功能。文章还强调了STAR-CCM+的重叠网格生成和处理功能，并提出了将结构化网格与重叠网格的优势结合起来的想法，以实现1+1>2的效果。最后，文章以一个简单的案例验证了这种方法的可行性。 

STAR-CCM+软件提供了高度自动化且计算精度优异的网格划分工具，能够划分以下类型的网格：

• Trimmer网格

• 四面体网格
  

• 多面体网格
  

• 直接网格（结构网格性质）
  

此外，STAR-CCM+还支持从其他第三方网格软件（ICEM CFD、Pointwise、Gridpro、Hypermesh等）直接导入体网格进行计算。

更令人称赞的是STAR-CCM+异常强大的重叠网格生成和处理功能，这也是当年小二舍弃用了好几年的Fluent转投STAR-CCM+的最重要原因——诸多的船舶运动问题，尤其是自由液面和六自由度运动、自航、操纵性模拟等，没有重叠网格的加持，难度几乎不可想象。

但是，也稍微有那么一丢丢的遗憾。

STAR-CCM+生成的网格是非结构化网格，虽然计算精度相差无几，但是总感觉缺乏结构化网格那种艺术的美感和震撼力。

所以，小二一直在想，能否将二者的优势结合起来，实现结构化网格与重叠网格的优势强强联合。

▲ 发挥1+1＞2的优势

如果可行的话，对于结构形式复杂的舰船与海洋结构物模型，我们可以把复杂模型拆分成多个结构形式简单的基本形状块， 分别进行结构化网格划分，再通过相互嵌套实现数据交换形成整体的结构化网格。

▲ 多块结构化重叠网格，来源于IIHR

多块结构化重叠网格，一般需要应用第三方网格划分软件，首先分别进行各部分块的网格划分，然后应用自主编程挖洞算法或SUGGAR++、PEGASUS 5（NASA）等挖洞软件进行网格嵌套。但是，自主编程开发挖洞算法有较大难度，PEGASUS 5为限制软件，SUGGAR++也需另行购买。 STAR-CCM+作款优秀的通用型CFD软件，不仅内置了一套能极为优秀的嵌套网格挖洞算法，能够生成极为复杂的嵌套网格，同时也最大限度地开放了网格适用权限，可以完美实现第三方多块结构网格在其内部的嵌套。

2本文以一个简单的案例验证一下这种方法的可行性，不做具体的参数设置讲解，重叠网格的教程可以参见软件的帮助文档，给出了非常详细的操作步骤。

该案例模拟一个做匀速圆周运动的圆柱体的流场。

首先，我们在ICEM CFD中生成包含圆柱体的重叠域的结构化网格，图示如下：

▲ 重叠域网格示意图

然后，我们将生成的体网格导出为.msh文件，并读取到STAR-CCM+中。

下一步，我们在STAR-CCM+中建立背景域网格，采用Trimmer网格类型（这个步骤也可以采用结构化网格导入完成，本文这么做是为了测试更多的灵活性）。

接着，在重叠域和背景域之间建立重叠网格交界面，软件会自动进行挖洞和嵌套，剩下的工作就与帮助文档中的操作步骤一致了，进行物理模型选择、初始条件和边界条件、求解器设置等。

嵌套之后的网格如下图：

▲ 重叠格装配图

计算结果如下：

结构化重叠网格的实现，不仅满足了我们对结构化网格的向往，更提供了处理极限、交叉、耦合运动绝佳手段，这个屠龙宝刀究竟能发挥出什么样的威力，就看我们自己的想象力了。