1.6 计算网格与边界条件
FLUENT 14流场分析自学手册
本节简要讲解计算网格和边界条件。这是流场分析中涉及的一些基本概念。
1.6.1 计算网格
计算网格的合理设计和高质量的生成是CFD计算的前提条件。计算网格按网格点之间的邻近关系可分为结构网格、非结构网格和混合网格。结构网格的网格点之间的邻近关系是有序而规则的，除了边界点外，内部网格点都有相同的邻近网格数，其单元是二维的四边形和三维的六面体。非结构网格点之间的邻接是无序的、不规则的，每个网格点可以有不同的邻接网格数，单元有二维的三角形、四边形，三维的四面体、六面体、三棱柱体和金字塔等多种形状。混合网格是对结构网格与非结构网格的混合。结构网格可以方便地索引，可以减少相应的存储空间，而且由于网格的贴体性，流场的计算精度可以大大提高。非结构网格能够方便地生成复杂外形的网格，能够通过流场中的大梯度区域自适应来提高对间断（如激波）的分辨率，并且使得基于非结构网格的网格分区以及并行计算比结构网格更加直接。但是在同等网格数量的情况下，非结构网格比结构网格所需的内存更大、所需的计算周期更长，而且同样的区域可能需要更多的网格数。此外，在采用完全非结构网格时，因为网格分布各向同性，会给计算结果的精度带来一定的损失，同时对于黏流计算而言，还会导致边界层附近的流动分辨率不高。
1.6.2 边界条件
1．入口边界条件
（1）压力入口：在计算喷管热燃气流场时，可以给出压力入口条件，其中需要输入的主要参数有总压、静压和总温等。
（2）质量入口：在模拟冷却通道内的流动时，通常在冷却剂流量已知的情况下，可以给定质量流量入口条件。由于入口边界上的质量流量给定，入口压力在计算的收敛过程中是会变化的，如果将冷却剂在冷却通道内的流动认作为不可压或弱可压，可用速度入口代替质量流量入口。
2．出口边界条件
（1）压力出口：在燃气流场和冷却通道的计算中，都可使用出口压力边界条件。该条件需给定出口边界上的静压强，如果地速超过音速，则需根据来流外推出口边界条件。
（2）无穷远压力边界：在计算某些外流场时，可给出无穷远压力边界条件，该边界条件适用于理想气体定律计算密度的问题。在边界上需给定静压、温度和马赫数。
3．对称边界条件
对具有一定几何特征的物理模型，可取其部分进行计算。例如，轴对称喷管可取半根冷却通道进行计算，截取后的对称平面给定对称边界条件。