Icepak 网格划分：保证 CFD 计算精度的关键步骤

Icepak 网格划分：保证 CFD 计算精度的关键步骤

（-）网格类型

网格划分是模拟的第二步，是所有模拟解决方案的基础。网格的质量直接决定了解决方案计算的准确性和收敛性。高质量的网格可以保证CFD计算的准确性，主要体现在以下几个方面：

（1）网格必须与模型贴合，即网格必须描述模型本身的几何形状，保证模型的几何形状不发生扭曲；

(2) 靠近固体壁面的网格可以局部加密。这是因为靠近固体壁面处任意物理量的梯度都比较大。靠近壁面的网格逐渐密集，然后稀疏，这样可以合理地捕捉不同物理量的梯度。

（3）电网各项质量指标必须满足的要求。

为了获得更好质量的网格，提供了多种网格划分形式，包括-HD（六面体占主导）、Hexa（非结构化网格）、Hexa（结构化网格）。

-高清

即以六面体为主的网格包含了六面体、四面体和多面体网格类型，可以对原始几何体和导入的异形CAD几何体进行网格划分；若选择了-HD方法，则网格控制面板下会出现Multi-Level网格选项；若模型中包含异形CAD几何体，则必须使用-HD方法进行网格划分。

图1 异形CAD人体贴合网格——以六面体为主

六边形

即非结构化网格，全部为六面体网格，且网格间无垂直相交，适合于一切原始几何体（立方体、圆柱体、多边形等）的网格划分；非结构化网格可以拟合规则的几何体；非结构化网格可以采用O型网格拟合具有圆弧特征的几何体，因此非结构化网格在电子热模拟中得到广泛的应用。

六边形

即结构化网格，所有网格都是垂直正交的，在坐标系方向上可以编号标注的三维立体网格。由于该类网格在模型的圆弧边界上会出现阶梯状网格，所以只适合类似立方体的几何模型的贴体网格划分，但对于具有圆弧、斜坡等特征的几何模型则无法得到贴体网格。

在了解了所有提供的网格划分类型后，用户可以根据对当前几何模型的理解以及对求解精度的要求，合理地选择网格划分方法。

2. 总体电网管控

在所提供的多种网格划分方法中，Hexa 和 Hexa 只能用于基本几何体的网格划分（），而 -HD 方法可以应用于任何基本几何体和复杂 CAD 体的网格划分。

当网格类型选择为Hexa和Hexa时，网格控制面板通常如下所示（与高清面板不一致）。

图 2 网格控制面板

Hexa 中面板的整体设置以及 Hexa 的网格设置详述如下。

（1）Mesh：包含 / ，即普通网格/粗网格。二者的区别在于Min in gap/Min on edge/Max size这些默认参数值。 中的默认值设置成3，2，2，而 中的默认值则为2，1，10。

（2）Min elems in Gap：表示间隙中的最小网格数。建议值不超过3。对于系统级散热模拟，建议设置值为2。

（3）Min elems on edge：表示模型中每条边上的最小网格数，一般建议设置为1或者2。

（4）最大尺寸：表示相邻网格间的增长率，值越大，相邻网格尺寸变化越快，网格数量越少；值越小，网格尺寸变化过渡越好，网格越细，网格数量越多。

上图中网格尺寸是从实体墙面开始计算的，Dx1、Dx2、Dx3 分别是距离墙面第 1、2、3 个网格尺寸，尺寸定义是 Dx3/Dx2 与 Dx2/Dx1 的比值，即这个比值不能超过面板中 Max size 的值。

（5）No O-grids：表示不进行O网格划分。默认不选择。如果模型包含圆形几何特征，尽量使用O网格进行网格划分，这样可以保持良好的网格拟合度和网格质量。

（6）网格：表示将模型中设置的不连续区域划分为不连续的网格。

3. 本地电网控制

它不仅提供了全局的网格划分方式，还提供了局部细化设置的功能，我们在上一节已经介绍了各个设置的含义，现在再来介绍一下Local面板中各个参数的含义。

Local面板其实就是局部细化网格划分的设置面板，主要根据模型本身的几何特征进行网格设置，比如每个面的网格个数，网格的初始长度，网格向内/向外的增长比例等。

在对几何模型对象进行局部参数设置的时候，有两种方式可以打开：

1.在几何树中选中需要操作的对象，然后右键选择“编辑网格”

2.点击网格控制面板下的“本地”选项卡，勾选“ ”，然后点击右侧的“编辑”，在弹出的面板中选择并操作

打开局部网格设置面板后，可以针对3D几何体进行设置的参数主要有以下几种类型：

1.Count：表示某条边或者某个方向上的网格数量

2.：表示从实体墙开始第一层流体网格的高度尺寸

3.Ratio：表示流体网格的增长比例

4. ：表示从实体墙开始第一层实体网格的高度尺寸

5. ratio：表示实体网格的增长比例

对于不同的形状，在中输入的参数是不同的，对于长方体，输入的参数有X、Y、Z方向的网格数；X、Y、Z向内、向外网格的初始高度和网格增长率；而对于圆柱体，输入的参数有直径方向的网格数、实体壁面网格的初始高度和增长率。