ANSYS Fluent网格划分技巧分享(上)（新版）

ANSYS Fluent 非结构化网格策略与网格类型优化应用


引言

ANSYS Fluent 是一种领先的、综合性工程仿真软件，设计用于解决复杂多物理场问题。其中，网格划分策略是影响计算准确性和效率的关键因素之一。内置的非结构化网格求解技术，如ANSYS Fluent，以其快速生成高质量计算网格的能力而受到热捧。本文将结合作者崔亮的原创内容，深入探讨 ANSYS Fluent 在网格类型选择、应用以及优化策略上的专业见解，关注非结构化网格划分的技巧与实践。

I. ANSYS Fluent 支持的网格类型简介

ANSYS Fluent 支持的网格类型呈多样化趋势，以适应不同几何复杂度需求和优化计算效率，主要类型包括：

1. 纯六面体网格（Structured Hexahedral）




优势在于其对空间网格分布的精确控制，尤其是壁面附近的网格控制，内存利用率高且通常计算速度较快。适用于方向与流动方向一致的情况，易于获得高精度计算结果。然而，生成纯六面体网格对于复杂几何模型的自动化程度较低，人工操作投入较大。

图2：此图展示纯六面体网格在工程仿真应用中的细节和特点。


2. 四面体与楔形网格的混合网格（TetrahedralWedge Mesh）

拥有较强的自动化网格生成能力，尤其在壁面附近能提供较高的分辨力。相较于纯六面体网格，其在内存资源占用和计算速度上的劣势更为明显，离散误差较大。但是通过减小网格尺寸和使用更高阶精度的差分格式，可以有效地弥补这一缺陷。

图3：混合网格的结构示意图对比纯六面体和四面体网格在工程应用中的表现与优势所在。

3. 多面体网格的混合网格（Polyhedral Mesh）

近年来，多面体网格因其自动化生成能力和高精度计算特性的融合而受到关注。多面体网格具有丰富的邻接单元，能够更准确地计算控制体的梯度，尤其在边部和角部，局部流动分布的计算更为有效。相比于四面体网格，使用混合网格可大幅度减少网格数量、内存需求以及计算时间，同时提升收敛性能。在一些具体应用中，多面体网格相对于六面体网格可实现更快的计算速度与更高的效率。

图6：例证了在特定条件下，多面体网格相较于六面体网格在性能上的显著优势。

4. Hexcore网格（Hexcore Mesh）和 CutCell网格（Cutcell Mesh）

这两种网格类型在设计应用中均结合空间六面体网格与壁面附近的特殊处理，旨在提升流体力学计算的精度和效率。Hexcore网格和 CutCell网格的本质特征是通过调整网格结构在复杂几何模型上的适应性，同时保留六面体网格的优点，针对壁面生成楔形网格以提高剪切层的分辨力。

图7：Hexcore网格实现原理展示。


图8：展示 CutCell网格的边界处理与六面体网格相结合的特点。


5. Mosaic技术（Mosaic Meshing）

作为 ANSYS Fluent 的最新网格生成技术，Mosaic技术强调了多种网格类型如六面体、四面体、金字塔、楔形以及多面体网格的集成使用，实现共节点矩阵，促进专业的CFD仿真的高精度和高效率。Mosaic技术的精髓在于整合各种网格优点，助力快速、准确的CFD模拟。

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