0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何从线性网格创建高阶网格

jf_pJlTbmA9 来源:jf_pJlTbmA9 作者:jf_pJlTbmA9 2023-07-12 11:00 次阅读

主要内容:

什么是高阶网格;

为什么网格曲线化比提升阶数更重要;

高阶网格相比于线性网格的优势;

如何从线性网格创建高阶网格。

图中两个涡轮叶片是一个线性混合网格(六面体,四面体等)。高阶网格的划分能够在一些关键面上在不损失网格精度的情况下降低网格数量

任何时候针对任何复杂系统进行数值模拟时,控制方程与几何模型都需要经过不同程度的离散化处理。在 CFD 模拟中,网格划分将系统几何模型离散化,创建一组被用于控制方程计算的节点。现代 CFD 的一个挑战是在模拟中如何做到求解高精度、网格高分辨率和低计算资源耗费的平衡。为了达到这一目标,很多网格生成方法的开发都意图在处理复杂几何图形的同时不增加计算复杂性。

在 CFD 模拟使用的多种网格生成方法中,高阶网格是一种能够实现精度、分辨率和计算成本平衡的有效方法。高阶网格划分的目标是利用高阶多项式曲线的优势为 CFD 计算创建网格,从而实现在复杂系统环境下提供比线性网格更高的精度。高阶网格是如何生成的?就计算精度和计算复杂性而言又是如何在线性网格上叠加实现的?您可以在下文中找到答案。

网格阶数的定义

高阶网格是将相邻的网格节点用大于 1 阶(线性)的多项式曲线相连。理解高阶网格最容易的方法是将其与线性网格做比较。在线性网格中,几何图形的网格单元是由一组连接网格节点的直线构成;而高阶网格则用非线性多项式函数(如二次方程)连接网格节点,所以这项技术被称作“网格曲线化”。

采用网格曲线化或高阶网格生成技术的 CFD 网格生成软件通常采用二次到四次多项式。如果将相同技术用于一次多项式,则会返回到线性网格,因此网格曲线化才是一种相对广义的网格生成技术。网格曲线化有很多几何和数学上的优势,但最主要的优点还是在于计算方法。

线性网格 vs.高阶网格

下图所示的系统是在叶片表面和边界层区域使用线性网格的涡轮叶片网格分布。可以看到,在越接近叶片根部边缘处,网格密度越高。这样做是为了精确的模拟叶片表面弯曲形状以及沿表面边界层的梯度变化。在线性坐标系统中,梯度越靠近表面就会越大,网格密度也会随着梯度的变大而增加。

通过网格曲线化技术,我们可以生成更符合涡轮叶片表面曲度变化的网格,且无需增加网格密度。在线性网格中,高弯曲度的表面需要高密度网格才能获得所需精度。同时,由于数值算法中的运算数量会随着网格密度增加而规模性增加,所以运算时间也会更长。

基于线性网格创建高阶网格

高阶网格可以基于现有的线性网格通过插值法创建。回归分析被用于确定多项式模型或者等效样条模型的系数然后用插值方法给出两端点间的数据点,并将这些数据点赋予曲线网格以符合多项式模型。高阶网格生成要将类似的过程用于线性网格(不管是结构化网格还是混合网网格),以便提取与多项式曲线相关的连续点多项式曲线。

让我们来看下面的图示,线性网格被用于描述有曲度变化的涡轮叶片表面。在对线性网格设定边界条件后,利用算法将线性网格的节点与多项式曲线匹配关联。CFD 工程师可以自行选择最适合模拟需求的多项式网格阶数。针对一些具有特殊多项式曲率的曲面,生成的多项式曲线网格也可以很好的符合叶片表面的曲度变化,且不需要线性网格那样高密度网格节点分布。

完成相关表面的多项式曲线定义后,可以用插值法高效生成任意密度的网格。网格的精度可以通过调整插值后的网格密度或不同的插值方法来进一步优化。下图左可见插值后高阶网格的示例。下图右可以看到一些插值法可能在生成的插值网格中产生伪影,所以选择正确的插值方法也是生成高精确曲线网格的关键。

责任编辑:彭菁

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 软件
    +关注

    关注

    69

    文章

    4938

    浏览量

    87446
  • CFD
    CFD
    +关注

    关注

    1

    文章

    116

    浏览量

    18400
  • 网格
    +关注

    关注

    0

    文章

    139

    浏览量

    16016
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    数据网格是什么意思?为什么要考虑实现数据网格

    数据网格作为一种新的数据管理方法,在业界越来越受到关注。然而在兴奋之余,人们对其复杂性以及能否兑现承诺表示担忧。本文将深入探讨数据网格的复杂性,解决围绕其是否过时存在的巨大争议,并探索它所带来的机遇
    的头像 发表于 08-29 11:31 1785次阅读

    求问创建网格的用法

    运行提示我说颜色分量不在可接受范围内但是我颜色数组应该是按照格式创建的,求哪位大神能解释下创建网格这个vi的颜色数组的注意事项
    发表于 09-07 20:48

    EM网格频率和网格密度问题

    史密斯图上看到S11。但我不确切知道如何在em设置中设置网格频率和网格密度。有人告诉我,网格频率应该是工作频率的3倍,网格密度可以设置为20个单元/波长。这是我的设置:Mesh set
    发表于 10-11 16:44

    基于树型Petri网的网格资源调度模型

    讨论树型网格环境下独立任务的调度问题,把网格资源计算能力和网络通信速度的异构资源调度问题转化为线性规划问题。提出网格资源调度的树型Petri网模型,基于速度优先的启发
    发表于 04-07 08:53 24次下载

    网格任务调度算法研究

    网格任务调度算法是影响网格成功与否的关键技术之一。本文总结了网格计算系统的体系结构和特征,分析了网格任务调度算法的基本原理和性能指标,并对各种调度策略和算法进
    发表于 08-14 10:27 10次下载

    网格技术及其应用研究

    本文对网格技术的基本概念、网格定义、网格特点、网格计算进行了详细的介绍,并对目前网格的体系结构和网格
    发表于 09-26 09:02 11次下载

    光子网格技术,光子网格技术定义和应用

    光子网格技术,光子网格技术定义和应用 1引言 网格(grid)是20世纪90年代中期发展起来的一
    发表于 03-17 11:47 944次阅读

    详解网格技术

      网格的产生   网格(Grid)这个词来自于电力网格(PowerGrid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面,计算机网纵横交错,
    发表于 08-04 09:36 1388次阅读

    网格技术及军事应用

    介绍了网格的定义、分类、基本特征和其体系结构,针对网格技术在军事上的应用,论述了网格军事应用的背景和网络中心战(NCW ),最后展望了未来网格技术的应用。
    发表于 06-24 16:16 28次下载
    <b class='flag-5'>网格</b>技术及军事应用

    三维网格模型的分割及应用

    三维面。3DFACE 创建具有三边或四边的平面网格。 直纹网格。RULESURF 在两条直线或曲线之间创建一个表示直纹曲面的多边形网格。 平
    发表于 06-29 17:48 18次下载
    三维<b class='flag-5'>网格</b>模型的分割及应用

    为什么矩形自适应网格是先进技术?

    同步 CFD 是 CFD 中一类新的工具,它帮助结构工程师在三维结构 CAD 模型中仿真现今产品的流体流动和传热情况。对于三维仿真和分析而言,最重要的步骤就是网格创建有效的网格系统。本文讨论了
    发表于 10-18 17:11 725次阅读

    什么是网格网?如何设置和使用网格网?

    过去两年,网格网系统在家庭中的普及率一直在大幅上升。由于距离路由器远的房间WiFi信号通常不好,网格网是用户获得一致、稳定和强劲的无线互联网连接最好的解决方案之一。最关键的是,它价格还不高。本文将介绍网格网的工作原理。
    的头像 发表于 02-16 10:13 1.2w次阅读

    可提高网格建模的非线性引导滤波算法

    网格建模是数字几何处理领域的基础性硏究冋题。为了提高网格建模的简便性和鲁棒性,首先提岀了一种非线性的引导滤波算法。滤波过程在法向域进行,滤波后的法向是引导网格法向的局部二次变换;然后,
    发表于 06-03 15:24 2次下载

    基于线性网格创建高阶网格

    在 CFD 模拟使用的多种网格生成方法中,高阶网格是一种能够实现精度、分辨率和计算成本平衡的有效方法。高阶网格划分的目标是利用
    的头像 发表于 09-22 10:30 949次阅读

    利用自适应网格细化功能自动生成最佳网格

    仿真预处理的目标是根据分析创建所需的网格。在生成同时解析几何和物理特征的网格时,我们的目标是提高计算效率。基于仿真预期,我们可以针对流动特征不明显的特定网格区域进行
    的头像 发表于 11-23 01:03 273次阅读
    利用自适应<b class='flag-5'>网格</b>细化功能自动生成最佳<b class='flag-5'>网格</b>