航空发动机数值仿真中网格生成技术的应用与发展*

■ 周帅 付琳 汪丁顺 李义进 刘魁 / 中国航发研究院

网格生成技术连接物理模型和计算模型，在航空发动机数值仿真中起着承前启后的作用。网格的生成质量决定了是否能够精确地表达出计算对象，对数值计算最终的分析结果的精度、效率以及收敛性也有重要影响。

航空发动机数值仿真技术融合了先进航空发动机设计技术和信息技术的最新成果，在计算机虚拟环境中实现对航空发动机整机、部件或系统的高精度、高保真多学科耦合数值模拟（如图1所示）。在数值仿真过程中，计算模型中离散点的集合被称为网格，产生这些节点的过程就是网格生成。网格生成技术是连接物理模型与计算模型进行数值仿真的纽带：网格的生成质量可决定后续计算过程的精度、效率乃至成败；复杂数值模拟问题的网格生成过程严重依赖于操作人员的经验，无法做到完全自动化，其消耗的工作量可能会占整个数值模拟工作量的绝大部分。

图1 航空发动机整机模型及网格示意

网格生成技术现状

根据生成网格单元拓扑是否具有规律，可分为结构化网格和非结化构网格。数值计算需要知道每一个节点的坐标，以及每一个节点的所有相邻节点。对于结构化网格来说，在数值离散过程中，需要通过网格节点间的拓扑关系获得所有节点的几何坐标，结构网格的可控性较高，也就是说在哪里加密，在哪个方向加密，都比较好操作；而对于非结构网格，由于节点坐标是被显式地存储在网格文件中，因此并不需要进行任何解析工作。……