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础。计算流体力学中有三大类主要离散化方法,即:有限差分方法FDM,有限体积方法FVM和有限元方法FEM。三者的区别主要在于它们处理最基本的离散单元的方法,其中有限差分和有限体积法更为常用。有限差分法通常在离散点上直接以差分替代微分(即差商替代导数),差分可以分为向前、向后和中心差分;有限体积法则首先对构造在离散点周围的控制体进行积分,将一阶导数项转换为代数项,然后在控制体界面插值来实现离散化。对于不同的控制方程,每一类方法又有许多具体的实施办法,这些实施方法被称为格式scheme。(1)计算网格的生成在计算流体力学术语中,计算域的离散被称之计算网格生成,所谓网格实际上就是用上述的离散点以某种方式连按而成的“网络”。最直观的网格是二维网格,例如,我们可以将一个矩形计算域用一定间隔的x方向的若干条直线和类似的y方向的若干条直线划分为一个个小的矩形单元组成的网状结构,这个网状结构就是一个最简单的二维网格。前述的用于离散控制方程的点可以是网格线的交叉点,也可以是矩形单元的中心,这取决于离散控制方程所采用的方法。实际上,划分网格有很多方法,网格线可以是直线或曲线、正交的或非正交的,网格线的间隔可以是均匀的或非均匀的。而有些网格并不存在有意义的网格线,或者说网格线没有规则的结构,如用小的三角形单元构成的二维网格(类似于有限元网格),这样的网格被称为非结构网格u
structuredgrid,相对应的是前面所说的具有直线或曲线网格线的网格被称为结构网格structuredgrid。二维网格是最据直观意义的网格,而一维网格的划分实际上是将一个有限长度的直线或曲线分割成长度一定数量的均匀或不均匀的小的线段,控制方程将在这些小线段的端点或中心离散。三维网格则可以看作二维网格在第三维方向的延伸,例如三维结构网格的网格单元常见的是长方体或扭曲的长方体(视直线网格或曲线网格而定),三维非结构网格昀网格单元多为四面体。网格生成是CFD模拟的一个十分重要的部分,为了确保计算精度,网格必须足够密集,事实上我们并不要求网格的密度在整个网格范围均匀一致,通常对流动参数梯度大的地方要采用较为密集的网格(例如激波的位置,边界层附近),梯度小的地方则可以适当采用疏松的网格(比较开阔的空间、流动被扰动较少的地方)。一个高质量的网格是CFD模拟成功的关键因素,不合适的网格可能直接导致计算的失败。因此,人们在生成网格上花费的时间常常超过r
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