1、CFD网格划分概述

网格划分这件事，说白了就是把连续的空间切成一个个小单元。你想想看，计算机没法直接处理无限个点，它只能算离散的格子。我刚开始做CFD那会儿，总觉得网格嘛，随便画画就行，结果算出来的结果跟实验数据差了十万八千里。嗯，后来才明白——网格质量直接决定了仿真成败。

1.1 网格类型

网格分三大类：结构网格、非结构网格、混合网格。每种都有它的脾气，我一个个说。

结构网格

结构网格的节点排列很有规律，像棋盘一样整整齐齐。每个内部节点周围邻居数量都一样，说白了就是有「强迫症」的网格。

• 优点：计算效率高、内存占用少、边界层处理方便
• 缺点：对复杂几何适应性差，画起来费时间
• 适用场景：简单几何、边界层流动、高精度计算

我在项目中遇到过一台换热器仿真，用结构网格算收敛速度特别快，但换个带倒角的复杂管道，光画网格就花了两天。所以啊，结构网格虽好，别硬上。

非结构网格

非结构网格就自由多了。三角形、四面体、多面体，怎么舒服怎么来。节点排列没有固定规律，像一群散漫的士兵。

• 优点：几何适应性强、自动化程度高
• 缺点：计算精度略低、内存占用大
• 适用场景：复杂几何、快速建模

说实话，现在大多数工程问题我都先用非结构网格试算。为什么？因为快啊！先跑起来看看趋势，再决定要不要精雕细琢。

混合网格

混合网格就是取长补短。近壁面用结构网格，主流区用非结构网格。我个人的习惯是：边界层至少3-5层结构网格，外面再用四面体填充。

1.2 网格质量指标

网格画完了，怎么判断好不好？三个核心指标：正交性、长宽比、偏斜度。我一个个拆开讲。

正交性

正交性衡量的是网格线之间的夹角。理想情况是90度，越接近越好。正交性差会导致数值扩散，说白了就是计算结果被「抹平」了。

正交性范围	质量评价	建议
0.9 - 1.0	优秀	放心使用
0.7 - 0.9	良好	可接受
0.5 - 0.7	一般	需要局部优化
< 0.5	差	必须重新划分

我曾经遇到一个案例，正交性只有0.3，算出来的压力场全是锯齿状。折腾了两天才发现是网格问题。嗯，从那以后我每次算之前必查正交性。

长宽比

长宽比就是网格单元最长边和最短边的比值。边界层网格长宽比可以大一些，但主流区最好控制在5以内。

• 边界层：长宽比可达100-1000，没问题
• 主流区：长宽比建议 < 5
• 过渡区：长宽比建议 < 20

偏斜度

偏斜度衡量网格单元偏离理想形状的程度。0表示完美，1表示完全退化。一般要求偏斜度 < 0.9，最好 < 0.8。

为什么会这样？因为偏斜度大的网格，数值积分精度会急剧下降。你想想看，一个被压扁的三角形，它的形函数还能准确描述物理量分布吗？显然不能。

1.3 网格划分流程

网格划分不是一蹴而就的。我总结了一套标准流程，用了七八年，基本没出过大问题。

1. 几何清理：去掉小倒角、小孔、多余边线。这一步最容易被忽视，但恰恰最关键。
2. 确定网格策略：根据几何复杂度、计算资源、精度要求，选择网格类型。
3. 设置全局参数：基础尺寸、最大最小尺寸、增长率。
4. 局部加密：在壁面、涡区、分离区等关键位置加密。
5. 生成网格：先粗后细，逐步迭代。
6. 质量检查：正交性、长宽比、偏斜度，一个都不能少。
7. 边界层处理：确保y+值满足湍流模型要求。
8. 导出与验证：导出网格文件，用简单算例验证。

最后说一句，网格划分没有银弹。不同的物理问题、不同的求解器、不同的精度要求，网格策略都不一样。我个人的建议是：多试、多对比、多总结。做多了，你自然就有感觉了。