SolidWorks Flow Simulation 的网格优化技术

为了在计算机上求得数学模型的解，必须使用离散方法将数学模型离散成数值模型，主要包括计算空间的离散和物理方程的离散过程。

常用的物理方程离散方法有有限差分法，有限体积法和有限单元法。SolidWorksFlow Simulation对物理方程的离散采用的方法是有限体积法。

对空间离散的方法就是所谓网格生成过程，用离散的网格来代替整个物理空间。网格生成是数值模拟的基础。提高网格质量、减少人工成本、易于编写程序、提高收敛速度是高效求解算法的几个主要目标。

目前普遍应用的主要有贴体网格法、块结构化网格法和非结构化网格法。贴体网格法是通过变换,把物理平面的不规则区域变换到计算平面的规则区域的一种计算方法，这种方法的优点是在整个计算域为结构化网格，程序编写容易；离散方程的求解算法比较简单、成熟、收敛较快，但其网格生成的算法、技巧于具体的几何形状有关，不易做到自动生成。而且对于特别复杂的区域，往往难以生成高质量的网格。

块结构化网格法把一个复杂的计算区域分成若干个比较简单的块，每一块内均采用各自的结构化网格。它可以大大减轻单个区域生成网格的难度，生成高质量的网格。但对于特别复杂的区域，整个区域的分块工作需要大量的人工干预，最终生成网格的质量相当程度上依赖于工作人员的经验水平。而且块交界面处需要进行大量的信息交换，程序编写比较复杂。(www.xing528.com)

非结构化网格法是在有限元方法的影响之下，于最近十几年发展起来的。该法可根据计算问题的特点自由布置网格系统,对任何复杂的区域,均可获得高质量的网格，且可以实现网格生成自动化。但是非结构化网格的生成算法多采用四面体网格，对于大纵横比的计算问题,非结构化网格方法需要布置较多的网格才能保证网格的质量。而且非结构化网格法的程序组织及编写也比结构化网格系统复杂，离散方程收敛较慢。现有的方法各有优势，但也都存在需要改进之处,它们都没能同时满足高效求解算法的几个要求。

自适应直角坐标网格方法是近年来发展起来的一种能较好处理复杂外形的计算方法。该方法概念简单易懂,易于生成高质量的网格。该方法概念简单易懂,易于生成高质量的网格，控制方程形式简单，不易发散。而且其自适应的特性可以最大程度地减少人工干预成本。自适应直角坐标网格方法是在原始的均匀直角坐标网格基础上，根据物面外形和物理量梯度场的特点，在边界附近及物理量梯度较大的局部区域内不断进行网格细化，因此可以用足够细密的阶梯形边界来逼近曲线边界并在物理量梯度较大处用较细密网格获得较高精度。只要不断进行网格细化，该方法可以以任意精度模拟边界曲线。而且该方法网格建立简单省时、网格加密容易。

SolidWorks Flow Simulation正是采用的这种自适应直角坐标网格方法，又叫做自适应直角网格。并以人工干预的方法来控制网格的生成和局部细化过程。