隧道通风设计软件：CFD二次开发_（5）.网格划分技术与应用.docx

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网格划分技术与应用

在隧道通风设计中，CFD（计算流体动力学）软件的网格划分技术是至关重要的一步。网格划分的目的是将复杂的几何结构离散化为一系列小的单元，以便在这些单元上进行数值求解。合适的网格划分不仅能够提高计算的准确性，还能有效减少计算时间和资源消耗。本节将详细介绍网格划分的基本原理、常用方法以及在隧道通风设计中的具体应用。

网格划分的基本原理

网格划分的原理可以追溯到数值分析中的离散化方法。离散化是将连续的物理场（如速度、压力、温度等）转化为离散的数值场，以便使用数值方法进行求解。在CFD中，物理场被划分成多个控制体积（单元），每个控制体积内的物理量通过数值方法进行近似。

1.网格类型

常见的网格类型包括结构化网格和非结构化网格。

结构化网格：每个网格单元的形状和大小相对固定，通常为四边形（2D）或六面体（3D）。结构化网格的优点是网格生成简单、计算效率高，但对复杂几何结构的适应性较差。

非结构化网格：网格单元的形状和大小可以灵活变化，通常为三角形（2D）或四面体（3D）。非结构化网格的优点是对复杂几何结构的适应性强，但网格生成复杂、计算效率较低。

2.网格质量

网格质量直接影响数值求解的精度和稳定性。常见的网格质量指标包括：

网格正交性：网格线与边界的角度接近90度时，网格正交性较好。

网格扭曲度：网格单元的形状越接近标准形状（如正方形或正六面体），扭曲度越低。

网格尺寸：网格单元的尺寸应适中，避免过细或过粗。

网格密度：在流场变化剧烈的区域，网格应更密集。

3.网格生成方法

网格生成方法主要有手动划分、半自动划分和全自动划分。

手动划分：用户通过软件界面手动创建网格。适用于简单几何结构，但对于复杂几何结构，手动划分耗时且容易出错。

半自动划分：软件提供一些辅助工具，用户根据需要进行调整。适用于中等复杂度的几何结构。

全自动划分：软件自动完成网格划分，用户只需设置一些基本参数。适用于复杂几何结构，但可能需要多次调整参数以获得高质量的网格。

网格划分在隧道通风设计中的应用

在隧道通风设计中，网格划分的合理性和质量直接影响通风效果的模拟精度。本节将通过具体例子，介绍如何在隧道通风设计中应用网格划分技术。

1.隧道几何模型的建立

首先，需要在CFD软件中建立隧道的几何模型。常见的CFD软件如ANSYSFluent、OpenFOAM等都提供了强大的几何建模工具。以下是一个使用OpenFOAM建立隧道几何模型的示例：

#创建一个新的案例目录

mkdir-ptunnelVentilation/constant/polyMesh

#编写几何模型文件

cattunnelVentilation/constant/polyMesh/blockMeshDictEOF

/**-C++-**\

|=========||

|\\/Field|OpenFOAM:TheOpenSourceCFDToolbox|

|\\/Operation|Version:v2106|

|\\/And|Web:|

|\\/Manipulation||

\**/

FoamFile

{

version2.0;

formatascii;

classdictionary;

objectblockMeshDict;

}

//*************************************//

//定义几何模型的顶点

vertices

(

(000)//1

(1000)//2

(1050)//3

(050)//4

(005)//5

(1005)//6

(1055)//7

(055)//8