【FastCAE—Flow案例分享】高效的亿级网格划分过程

FastCAE2022

于 2025-07-25 13:30:16 发布

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分类专栏：案例分享文章标签：网格划分

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案例背景

在航空领域，飞机设计人员面临着复杂且精细的设计挑战，尤其在流体分析方面。FastCAE—Flow流体软件的网格划分模块为飞机设计人员提供了强有力的支持。凭借其卓越的网格划分技术，设计人员能够更精确地模拟飞机在不同飞行状态下的气流动态，从而优化飞机外形设计，提高飞行效率，降低能耗。该模块不仅具备多线程计算能力，还提供了丰富的网格划分形式、边界层设置以及灵活的边界框设置，极大地满足了飞机设计过程中对网格划分的高要求。

本文基于FastCAE—Flow流体软件的网格划分模块，以飞机网格划分为例，划分了一亿网格，对比了投影单域与投影多域网格划分的差异，分析了两种方法的网格划分质量与效率，并展示了相应的划分结果。下面将详细介绍该模块网格划分的全流程。

1 通用设置

（1）多线程计算设置

设置多线程并行计算，显著提升网格划分效率。基于硬件配置，启用28线程进行网格划分。借助这一技术，FastCAE—Flow流体软件能够充分利用现代多核处理器的性能优势，大幅缩短网格生成时间。多线程计算设置如下所示。

多线程计算设置

（2）边界框设置

在外流场网格划分过程中，边界框的设置是极为关键的一步。边界框明确了外流场的计算区域，完整包围了飞机模型，并留出充足空间供流体流动。通过设定恰当的边界框尺寸，能够保障外流场网格的精确性和计算的高效性。用户可根据具体需求调整边界框的大小和位置，以适应多样化的飞行条件和飞机构型。此外，设置边界框时还需兼顾计算资源的限制，确保在合理的计算周期内获得准确的模拟结果。边界框设置功能如下所示。

边界框设置

（3）多种网格划分形式

该工具支持多种网格划分格式，包括阶梯式网格（纯笛卡尔）、投影单/多域网格以及收缩性包裹网格（三角形），提供了一种基于树的数据结构来生成基于笛卡尔的网格。这种类型的数据结构可以快速、全自动地生成具有复杂几何形状的网格，适用于大多数高梯度流动，如激波、滑移线、旋涡片和尾迹等，不同网格划分结果如下所示。

阶梯式网格

投影单/多域网格

收缩性包裹网格

2 投影单域网格划分能力

（1）网格划分设置

对于投影单域，网格划分将整体区域统一为一个连续的计算域。在投影单域网格划分中，通过边界框技术确定整个计算区域的大小，基于树的笛卡尔网格生成算法，快速填充整个区域。该算法能够自动识别并适应几何形状的复杂性，确保网格在关键区域具有足够的分辨率，同时在整个计算域内保持较高的网格质量。边界框设置及网格划分等级如下所示。

边界框设置及网格划分等级

（2）结果展示

在整个网格划分区域内，网格的精度始终保持一致；而在几何表面进行网格细化，确保了对复杂几何形状的精确捕捉。采用这种方法，即便在几何形状急剧变化的区域，例如尖锐边缘或细小特征处，网格仍能维持高分辨率，从而确保计算结果的准确性。在实际应用中，投影单域网格划分技术已被广泛应用于各类复杂流动问题的模拟，如飞行器绕流、汽车外流场分析等，均取得了令人满意的效果。网格划分效果图如下所示。

网格划分效果图

（3）网格质量检查

网格划分完成后，进行网格质量检查。网格质量信息包括：单元数134261235，负体积单元0，大体积比单元（>100.0）0，最大体积比28.23，非凸单元（倾斜角<0）0，最小倾斜内部面(<5°)为0，最小倾斜内部面角7.52597，整个网格区域体积1.09316e+15等。最终网格质量报告如下所示。

网格质量报告

（4）网格划分效率展示

打开已设置完毕的工程算例，完整记录网格划分的起始至结束时间，整个过程仅耗时6分36秒。相较于传统的网格划分方法，投影单域网格划分显著提升了效率，尤其在处理大规模、复杂几何形状的模型时，这一优势尤为突出。高效的网格划分不仅大幅缩短了计算前处理的时间，还为后续的数值模拟奠定了高质量的网格基础。在实际应用中，这意味研究人员能够更快地获取模拟结果，从而加速产品设计和优化的进程。视频演示详见如下。

4-5大网格划分