為什么矩形自適應網(wǎng)格是先進技術？

同步 CFD 是 CFD 中一類新的工具，它幫助結構工程師在三維結構 CAD 模型中仿真現(xiàn)今產品的流體流動和傳熱情況。對于三維仿真和分析而言，最重要的步驟就是網(wǎng)格和創(chuàng)建有效的網(wǎng)格系統(tǒng)。本文討論了為什么矩形自適應網(wǎng)格是先進技術，以及如何有效為新設計選擇網(wǎng)格，從而極大降低精確分析所需的時間，提高產品設計效率。

1網(wǎng)格的需要和選擇
1.1 為何首先需要一個網(wǎng)格系統(tǒng)？

在進行任何 CFD 分析之前，考慮所需的網(wǎng)格系統(tǒng)是非常有必要的。

■ 所有的 CFD 分析都是建立在控制流體動力學現(xiàn)象的微分方程之上，這些微分方程有 Navier－Stokes 方程、能量守恒方程等。

■ 眾所周知，這些微分方程是無法獲得解析解的。（除非進行大量的簡化）

■ 因此，只有采用“離散化”才能進行求解。

■ 通過在整個分析區(qū)域上覆蓋一個虛擬的網(wǎng)格系統(tǒng)的方式，將所考慮的區(qū)域劃分成許多小的體積或單元格。

€€ 對小體積內和小體積之間所考慮特性的變量（速度、壓力和溫度等）進行假設。

€€因此可以推導得出這些微分控制方程的近似形式（也就是所謂的有限體積法），只要這個體積足夠小，這一體積內的控制方程就足夠有效，從而在整個區(qū)域內的控制方程也足夠有效。

€€最后通過迭代的方式求解這些代數(shù)方程，從而獲得相應的結果。

很明顯：

■ 網(wǎng)格劃分是最終獲得控制微分方程合理精確解的一種方法。

■ 所選擇的網(wǎng)格大小和細密程度對求解的精確度有很大影響。

■ 網(wǎng)格系統(tǒng)類型的選擇，網(wǎng)格的形狀和排列可以是任意的。只要定義的網(wǎng)格能方便可靠的獲取精確結果，這一網(wǎng)格就是良好的網(wǎng)格。

然而，這一“只要”字眼是非常重要的限定。經(jīng)驗表明，對于任何實際應用，為 CFD 計算選擇網(wǎng)格系統(tǒng)時，必須考慮以下影響因數(shù)：

■ 定義問題和以后做相應修改所需的時間。

■ 易于獲得良好、精確結果。

■ 解的強壯性和可靠性

■ 計算速度和存儲

這就是為什么 CFD 計算網(wǎng)格系統(tǒng)的選擇是一項重要的工作。

1.2 網(wǎng)格系統(tǒng)如何進行選擇？

在用于 CFD 分析的網(wǎng)格系統(tǒng)選擇時有兩個非常重要的方面：

(1)網(wǎng)格的形狀，主要的選擇有：

■ 笛卡兒€€€€立方體網(wǎng)格，并且網(wǎng)格面與笛卡兒坐標系中的 X、Y、Z 軸相平行。

■ 六面體€€€€六面體網(wǎng)格，是笛卡兒網(wǎng)格的某種扭曲，可以是“笛卡兒網(wǎng)格拓補”（也就是類似笛卡兒網(wǎng)格，但是網(wǎng)格被扭曲）或者“適體網(wǎng)格”（通過扭曲笛卡兒網(wǎng)格，使其很好的與物體的表面貼合）

■ 四面體€€€€四個面的網(wǎng)格，例如三棱錐形網(wǎng)格

(2)網(wǎng)格的排列，主要的選擇有：

■ 結構化網(wǎng)格€€€€網(wǎng)格中節(jié)點排列有序，鄰點間的關系明確。

■ 非結構化網(wǎng)格€€€€節(jié)點位置無法用一個固定的法則予以有序的命名。

■ 部分非結構化網(wǎng)格（partially unstructured）€€€€在某一區(qū)域內結構化網(wǎng)格與其它結構化網(wǎng)格以某種方式結合的網(wǎng)格。并非所有的網(wǎng)格形狀與網(wǎng)格排列都具有現(xiàn)實意義。最為常用的網(wǎng)格如下：

■ 笛卡兒€€€€無論是結構化還是部分結構化都被廣泛的應用到 CFD 的諸多領域。

■ 六面體網(wǎng)格€€€€結構化和部分結構化（經(jīng)常用于“適體”）常用于“空氣動力學”方面的應用（燃氣輪機葉片、機翼、流線型物體），這主要是因為可以將網(wǎng)格很好的貼合在物體表面。

■ 完全非結構化六面體和四面體網(wǎng)格€€€€最初被用于有限元（而不是有限體積法）的 CFD 分析，現(xiàn)在被廣泛的用于有限體積法，通常是棱柱或棱錐形式。

這些網(wǎng)格如后一頁所示：

下面利用笛卡兒網(wǎng)格對正交網(wǎng)格進行進一步的說明。嚴格來說，許多對笛卡兒網(wǎng)格所作的注解也可以應用于“正交”網(wǎng)格，那就是網(wǎng)格線與正交坐標軸方向對齊，其中坐標軸互相成 90 度角。在實際使用中，笛卡兒網(wǎng)格最常用見的正交網(wǎng)格。

基于圓柱坐標系的正交網(wǎng)格也比較常見，但是使用并不普遍。此外，笛卡兒網(wǎng)格比其它非正交有更多的優(yōu)勢，我們會在以后的章節(jié)中做進一步的討論。

這一白皮書中考慮了諸多可以選擇的網(wǎng)格形狀和排列。但主要集中在第一和第三兩種網(wǎng)格。也就是笛卡兒網(wǎng)格和完全非結構化（六面體和四面體）網(wǎng)格。第二種網(wǎng)格（結構化四面體－適體網(wǎng)格）是一種介于以上兩者之間的方法，僅僅適用于空氣動力學的應用。

2影響網(wǎng)格系統(tǒng)選擇的因數(shù)和需要考慮的事項
2.1 網(wǎng)格形狀對于網(wǎng)格質量的影響

為什么，笛卡兒網(wǎng)格形狀成為許多應用場合的首選？

■ 可以方便的在笛卡兒參考系中對控制方程進行推導和明確的表達。

■ 求解的速度分量幾乎總是和笛卡兒參考系坐標方向對齊。

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針對形狀重建及Eikonal方程求解問題，提出了一種根據(jù)曲面曲率動態(tài)地對 網(wǎng)格 進行細化的快速步進法，證明了該方法在一階差分情形下符合因果律，在實現(xiàn)中利用哈希表時鄰接.k進行快

2011-06-29 17:23:13

自適應模擬預失真線性化技術應用

介紹新的帶外信號檢測方法和自適應模擬預失真線性化技術,并應用于CDMA直放站的5W自適應射頻線性功率放大器。為了有效抑制臨信道頻譜再生,通過自適應檢測和自適應預失真控制使輸

2011-08-25 15:02:14

自適應調制編碼技術在LTE OFDM系統(tǒng)中的性能分析

自適應調制編碼技術在LTE OFDM系統(tǒng)中的性能分析

2011-11-11 18:02:45

基于LMS算法與RLS算法的自適應濾波

自適應信號處理的理論和技術已經(jīng)成為人們常用濾波和去噪技術。文中講述了自適應濾波的原理以及LMS算法和RLS算法兩種基本自適應算法的原理及步驟。并用MATLAB分別對兩種算法進行了

2012-07-06 15:20:07

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多速率自適應技術在Ir協(xié)議中的應用

以TI公司的TLK10002為例，研究了多速率環(huán)境下的PRU設備自適應接入問題，給出了RRU設備速率自適應的流程圖和方法。采用本方案的RRU設備，能夠自動進行通信速率調整，極大地降低了網(wǎng)絡

2012-11-09 17:29:01

無模型自適應控制技術的研究和應用

無模型自適應控制技術的研究和應用，有興趣的看看

2016-03-22 11:12:04

自適應控制_韓曾晉

自適應控制-1994-8-韓曾晉，有需要下來看看

2016-04-13 15:29:42

自適應控制原理

自適應控制原理-1990-8，需要的朋友下來看看

2016-04-13 15:29:42

新閾值函數(shù)的自適應去噪

新閾值函數(shù)的自適應去噪_彭繼慎

2017-01-03 15:24:45

光伏發(fā)電系統(tǒng)智能檢測與自適應跟蹤技術_倫淑嫻

光伏發(fā)電系統(tǒng)智能檢測與自適應跟蹤技術_倫淑嫻

2017-01-12 22:48:06

基于模糊控制的自適應光學校正技術_劉章文

基于模糊控制的自適應光學校正技術_劉章文

2017-01-31 15:22:44

信道均衡技術與基于FPGA的自適應均衡器的研究與設計

近年來，自適應均衡技術在通信系統(tǒng)中的應用日益廣泛，利用自適應均衡技術在多徑環(huán)境中可以有效地提高數(shù)字接收機的性能。為了適應寬帶數(shù)字接收機的高速率特點，本文闡述了自適應均衡器的原理并對其進行改進。最后

2017-10-26 10:24:58

基于模型的自適應方法綜述

自適應為管理現(xiàn)代軟件系統(tǒng)的復雜性提供了有效的解決方案，被設計為自適應系統(tǒng)的軟件能夠持續(xù)的演化以應對環(huán)境中的不確定性，在現(xiàn)有的研究工作中，基于模型的自適應方法是一類廣泛使用的方法，它將模型驅動工程技術

2017-12-19 15:09:31

什么是自適應控制_自適應控制基本原理

自適應控制包括模型參考自適應控制和自校正控制兩個分支。前者是20世紀50年代建立起來的，它是通過自適應機構來克服系統(tǒng)模型參數(shù)的不確定性；后者是瑞典學者Astrom1973年提出的，它是通過在線估計系統(tǒng)模型參數(shù)，進而修改控制器的參數(shù)，以使系統(tǒng)適應環(huán)境的變化。

2018-03-27 09:35:30

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自適應控制的優(yōu)缺點_自適應控制存在的問題及發(fā)展

近年來，自校正控制技術如雨后春筍般地迅速發(fā)展。關于離散時間隨機自適應控制的穩(wěn)定性和收斂性，澳大刊亞紐卡斯爾大學的Goodwin作出了有益的貢獻。自尋優(yōu)自適應控制系統(tǒng)、變結構白適應控制系統(tǒng)也得到了相應

2018-03-27 10:26:16

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為什么矩形自適應網(wǎng)格是先進技術？

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