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FastCAE—Flow流体软件网格划分模块功能介绍（多区域网格划分）

news 2025/7/19 5:18:49

为对标ANSYS、POINTWISE、ANSA等主流商业软件的网格划分功能，FastCAE团队基于FastCAE—Flow软件，推出国内领先水平的网格划分工具。该工具支持多种网格划分格式，包括阶梯式网格（纯笛卡尔）、投影单/多域网格以及收缩性包裹网格（三角形），并提供边界层网格划分功能，以满足不同模拟场景的需求。可设置多线程并行计算，计算准确高效，并支持几何导入与修复、网格导出（.cas、.stl、.nas等）等功能。

该工具配备的3D粘性、非结构化自适应笛卡尔网格生成能力，特别适合处理极端复杂的几何形状，如汽车引擎盖下的应用和航空航天领域的全飞机配置。网格划分示例如下所示。

网格划分示例

本文以多区域网格划分功能为核心，详细介绍网格划分流程。这种分区域网格划分方法不仅优化了计算资源的分配，还显著提升了CFD模拟的精度。以汽车为例，在车体附近，精细的边界层网格能够捕捉到复杂的流体动力学效应，如边界层流动和涡旋生成等，这对于准确预测车辆的空气动力学性能至关重要。而在远离车体的区域，网格的逐步稀疏化则有效减少了不必要的计算负担，使得整体模拟过程更加高效。

网格划分流程如下所示：

1 网格划分流程

（1）导入几何

网格划分工具支持导入格式有Catia、IGES、STL、Step等，可导入几何格式多样，并支持其他导入几何格式的开发。几何导入后，会自动识别几何体的特征，如边界、曲面和交线，为后续网格划分提供精确的几何信息。此外，网格划分还具备强大的几何清理功能，能够修复几何体中的小缺陷。这一步骤是网格划分的基础，为后续的高效计算和精确结果奠定了坚实的基础。可导入几何格式如下所示：

几何导入格式

（2）选择网格划分类型

网格划分类型选择多区域网格划分，设置多区域后，选择区域内网格划分精度，实现不同区域的网格划分。网格划分区域由内而外分别为box_1—box_5，网格精度由精细向外粗化，边界框为盒子区域。如下所示。

多区域网格划分设置

（3）边界层划分方法

边界层网格划分有两种选择：一是相对厚度，二是绝对厚度。此网格划分选用绝对厚度进行边界层设置。设置边界层为5层，初始厚度为0.02，生长因子1.1，勾选三角形边界面。具体设置如下。

边界层设置

2 网格划分结果展示

网格划分完成后，设置x轴切片，移动切片位置于网格划分区域，可清晰地看到不同区域网格的划分情况以及边界层的设置效果。切片功能使得用户能够直观地检查网格划分的细节，确保网格在不同区域间的过渡平滑且符合计算要求。提供丰富的可视化工具，如三维视图、网格质量统计等，帮助用户全面评估网格划分的质量，为后续的计算分析提供可靠的保障。网格划分结果如下所示：

总体网格

多区域网格

角区边界层网格

弧区边界层网格

凸区边界层网格

由上可见，分区域网格划分层次分明：在靠近车体部分，边界层网格细致，精密度极高；远离车体处，网格逐渐变大。整体网格形态保持优良。最外层盒子区域标示了整个网格区域的尺寸。此外，整体网格形态的优异，也确保了模拟结果的稳定性和可靠性。最外层盒子区域的明确标示不仅方便了网格的边界条件设置，还为后续的数据分析和结果解释提供了便利。

3 边界层设置

流体网格通常需要3—5层边界层网格，精密网格需要10层以上的边界层，以确保在流体边界区域获得足够高的分辨率，捕捉流体流动的微小变化。边界层网格的设置对于模拟结果的准确性至关重要，特别是在处理复杂流动现象时，如湍流、涡旋等。通过设置合理的边界层网格，可显著提高模拟结果的精度和可靠性。有无边界层网格对比如下。

无边界层网格

5层边界层网格

4 网格质量检查

网格质量信息包括：单元数24599311，最大体积比99.18，最小倾斜内部面(<5°)为0，最小倾斜内部面角5.00086等。软件具有网格划分效率快、质量高等特点。

在网格质量信息中，单元数高达24599311，这一庞大的数字彰显了网格的细密度和计算精度。最大体积比为99.18。最小倾斜内部面(<5°)为0，意味着网格内部不存在过度倾斜的面，这对于保证计算结果的准确性至关重要。而最小倾斜内部面角5.00086，则进一步验证了网格形态的良好保持。网格质量检查如下所示。

网格质量报告

5 网格导出功能

网格划分工具导出的网格格式包括Poly、Fluent、OpenFOAM、STL、Nastran等格式，用户可根据实际需求选择合适的格式进行导出。这些格式广泛兼容于各种流体动力学模拟软件，方便用户在不同平台间进行数据交换和后续处理。导出的网格文件保持了原始数据的精确度和完整性，确保了模拟结果的可靠性。