弹簧光顺方法在三角形或四面体区域中的应用及ANSYS FLUENT的网格重构解决方案

弹簧光顺方法在三角形或四面体区域中的应用及ANSYS FLUENT的网格重构解决方案

对于三角形或四面体类型的区域，通常使用弹簧平滑方法。然而，当边界位移远大于局部网格尺寸时，网格质量会下降，甚至会出现退化的网格单元。这可能会使网格无效（出现负体积网格），从而导致计算收敛问题。

为什么弹簧平滑法会出现这样的问题呢？主要原因是弹簧平滑方法没有将网格质量作为网格更新的判断因素，而是简单地将边界运动作为参数扩散到计算域中。

为了解决这个问题，ANSYS收集这些超出网格偏度或尺寸标准的网格，并对这些网格或曲面进行局部网格重建。如果新网格单元的质量达到网格质量标准，则网格将被重建。否则，新的网格将被丢弃。

ANSYS包含多种网格重建方法，主要包括以下几种：局部单元重建、局部区域重建、局部区域重建（仅适用于3D）、面积重建、域重建（仅适用于3D）和2.5D曲面重建（3D中） 。网格重建方法适用于以下网格类型：

(1)局部网格和局部曲面重构方法仅对区域内的三角形和四面体网格有效。 （例如，在混合网格区域中，非三角形/四面体网格将被忽略）

（2）区域重建方法将用三角形四面体网格（分别在2D和3D区域中）替换所有其他类型的网格，并在3D边界层中生成楔形和棱柱形网格。

(3) 面积重建方法仅适用于2D 中的三角形网格和3D 模型中的四面体网格。并且可以在 3D 边界层中生成楔形/棱柱形网格。

(4)切割单位面积重建方法对所有网格类型都有效。

(5) 2.5D重建方法仅对六面体网格或三角形挤压形成的楔形/棱柱形单元有效。

网格重构方法主要包括以下参数：如下图所示。

(1)scale：最小网格尺寸。当网格尺寸小于此尺寸时，网格将被合并。

(2)scale：最大网格尺寸。当网格尺寸大于此尺寸时，网格就会分裂。

（3）cell：当网格倾斜超过设定大小时，网格将被重建。

(4)face：该参数仅在3D模型中有效，与unit skew类似

(5)大小：设置网格重建间隔，通常与时间步长有关。