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适应复杂外形粘性流动模拟的混合网格生成算法
一、绪论
复杂外形粘性流动模拟在工程领域的应用非常广泛，如汽车制造、飞行器设计、船舶制造等。但是由于液体和气体的流动往往是非常复杂的，因此需要使用数值模拟的方法进行研究。然而，要想进行精细的数值模拟，就必须有一个准确的数值网格。在实际工程中，很多模型的几何形状比较复杂，而且这些模型的粘性流动现象也很复杂，导致网格生成的难度较大。因此，如何进行适应这些复杂外形粘性流动模拟的混合网格生成算法，就成为了一个重要的研究方向。
混合网格是一种将结构性网格和非结构性网格组合起来的一种网格类型，它综合了结构性网格的规则性和非结构性网格的灵活性。结构性网格主要是用于简单几何形状的计算，而非结构性网格则适合于复杂形状的计算。因此，混合网格生成算法可以在处理复杂几何形状时提供更好的解决方案。
二、混合网格基本原理
混合网格生成算法是通过将结构网格和非结构网格相结合实现的。结构网格在几何形状中包括了规则的网格结构，因此它也被称为规则网格。结构网格通常被用于长方体、圆柱体和圆锥体等几何体的数值模拟中。然而，结构网格只适用于简单的几何形状，如果对于复杂的几何形状进行分割会导致网格数量急剧增加，从而导致数值模拟计算量变得极大。非结构网格则是用于处理比较复杂的几何形状。这种类型的网格通常不规则，并且在划分过程中需要考虑到几何特性，以实现尽可能高的数值模拟精度。
整个混合网格生成过程可分为三个步骤：
第一步：生成基础网格。所谓基础网格，是指由规则的结构网格构成的一个初始网格。这个步骤需要考虑到几何形状的复杂程度和需要模拟的流体特性。
第二步：生成非结构网格。通过将不规则网格拟合到几何体表面上，并且在网格的某些位置进行加密，以提高数值模拟精度。这一步的复杂程度将取决于需要模拟的流体特性。
第三步：完成混合网格。将基础网格和非结构网格组合起来，通过适当调整网格中的边界，来满足模拟以上流体动力学特性。
三、混合网格生成方法
在混合网格生成方法上，主要有序列式和并行式两种方法。
序列式方法：这种方法是将整个混合网格生成过程分成几个步骤，每一步都需要生成一种网格类型。
并行式方法：上述方法常常面临计算效率低的问题，因此并行式方法应运而生。并行式方法将混合网格生成过程并行化，通过利用多种计算资源共同处理相同的问题，从而提高计算效率。
四、混合网格生成算法的应用
混合网格生成算法已广泛应用于各种领域，如汽车、飞机、船舶及涡流运动等方面的模拟。例如，在汽车设计中，可以使用混合网格模拟风挡玻璃流场，以查看玻璃上水珠的移动情况，以进一步改进风挡玻璃的设计，提高车辆的安全性和操控性。
在航空领域，混合网格生成算法的应用也十分广泛。混合网格生成算法能够模拟飞机机翼周围的流动，并根据模拟结果来计算机翼的升力和阻力，帮助设计人员改善机翼的性能和提高飞机的性能。
五、总结
随着工程领域对高精度计算需求的增加，混合网格生成算法将越来越受重视。本文从混合网格的基本原理、生成方法及其在实际工程应用中的广泛应用进行了讨论。在未来的研究中，我们希望通过深入研究混合网格生成算法，进一步提高其生成效率和精度，为工程领域的发展做出更大的贡献。