采用笛卡尔网格的积鼎Virtualflow，如何平衡CFD模拟的精度与效率？

什么是笛卡尔网格？

为提高边界附近的捕捉精度，可以通过一些方法对笛卡尔网格进行“局部加密”。加密方法有两种。一是叉树型方法，对于三维笛卡尔网格，一般采用八叉树的方法，在边界附近进行网格加密。二是“块加密”方法，即使用更加紧密的笛卡尔网格块，给边界附近的网格区域“打补丁”，与嵌套网格类似。叉树型方法结构复杂，但具有更好的动态负载均衡性。块加密的方法，存储结构相对简单。

笛卡尔网格有哪些优势？ 

• 计算效率高：由于网格的规则性，笛卡尔网格便于实现高效的算法，如快速傅里叶变换(FFT)、线迭代和几何多重网格方法，这些算法能够显著提高求解效率，加速流体仿真过程，减少计算资源的消耗。
• 边界处理灵活：尽管笛卡尔网格在处理复杂几何形状时需要较多的网格数量来保持求解精度，但上述基于笛卡尔网格的加密技术，可有效缓解这一挑战。
• 数值稳定性强：结构化网格的规则性有利于保持数值计算的稳定性，尤其是在求解偏微分方程时，能够有效避免因网格扭曲导致的数值误差。
• 易于并行计算：笛卡尔网格的规则分布天然适合于并行计算环境，能够轻松地将计算任务分配到多个处理器上，保持负载相对均衡，缩短仿真计算时间。

结果及分析与非结构化网格的对比优势？

• 网格生成自动化，工作效率大幅提升：与非结构化网格相比，笛卡尔网格的生成过程更加规则，便于自动化处理。这意味着在面对大量重复或相似的仿真任务时，可以快速生成高质量网格，减少人为干预，提高工作效率。例如，国产流体仿真软件VirtualFlow内置了先进的网格自动生成工具，能够针对不同几何模型自动优化网格布局，确保仿真精度。
• 灵活处理复杂几何形状：虽然非结构化网格在处理复杂几何形状方面具有灵活性，但随着算法的进步，如国产流体仿真软件VirtualFlow采用的局部加密技术，笛卡尔网格也能有效应对复杂几何挑战，同时保留其计算效率优势。
• 计算资源消耗较少：相较于非结构化网格可能需要更多的计算资源来维护连接信息和不规则数据结构，笛卡尔网格的数据结构简单，内存占用低，这对于大规模仿真尤其重要，能够在有限的硬件资源下完成更复杂的模拟任务。

VirtualFlow - 采用笛卡尔网格技术的多相流仿真软件

Virtualflow的结构化网格设计，使得并行计算的效率得到了提升，在处理大规模、复杂的流体仿真任务时，能够以更快的速度提供结果，大大缩短了工程周期。

Virtualflow不仅在网格技术上有突出优势，在保持高效计算的同时，更凭借其丰富的多相流模型和相变模型，可广泛满足工程界和科研界对流体仿真分析的需求。无论是在航空航天、能源电力、还是石油化工、环境工程领域，Virtualflow都能提供高效的仿真分析，帮助用户优化设计，提高效率。