单元中心聚合多重网格计算的改进方法

摘要

多重网格技术是提高CFD计算效率的重要方式,聚合多重网格算法通过合并原始网格单元生成新的粗网格单元,保留了原始的网格关系,具有粗网格生成效率高、层级关系简单的特点;不足之处是粗网格质量难以保证,尤其对于复杂几何外形和粘性计算网格这一问题更加突出.针对上述问题,本文对原有基于MGridgen图形算法库的全场统一聚合方法进行了改进,将网格划分为附面层各向异性和外围各向同性区域分别进行处理,对于各向异性网格,采用线搜索方式对法向网格单元进行排序,将网格推进方向作为主要的聚合方向,另一方面对面网格单元进行聚合,两者的结合生成粗网格层次上的体网格单元;对于各向同性网格,直接对体网格单元进行聚合产生新的网格层次.采用上述方式聚合以后,粗网格单元是由很多边界面围合而成的多面体结构,为减少通量计算的复杂度,将相邻粗网格单元之间的多个面单元合并为一个单元,并以此建立粗网格层次上基于面的数据结构,达到提高计算效率的目的.采用上述计算方法,开展了三维复杂外形粘性非结构网格的多重网格计算,对网格质量、计算效率和计算结果进行了比较.结果表明,当前聚合方法有助于在粗网格层次上保留复杂外形的几何特征、控制聚合方向、有效改进粗网格层次的网格质量.采用新的计算以后,显著降低粗网格层次上的迭代时间,结合强耦合方向上的聚合方式,能有效提高粘性高延展性计算网格的收敛效率.