|
路线图的几何建模和网格生成领域包含固定和自适应网格划分两个元素，包括实现与CAD软件更紧密耦合的里程碑，以及从2020年之前开始添加到CFD代码的生产级自适应网格细化。 未来的里程碑包括2021年的大规模并行网格和2030年的自动化自适应网格。考虑到该研究将几何建模和网格生成置于自主可靠的CFD模拟的中心位置，这些技术领域的进步对于实现愿景至关重要。 网格生成固定网格是一种使用预定义的网格单元来覆盖整个模拟区域的方法，这些网格单元通常是正方形或立方体。该方法的优点是简单易懂，容易实现和优化。但是，固定网格可能需要大量的网格单元才能表示具有复杂形状的模型，这会导致计算和存储成本的增加。 自适应网格则是一种根据模拟需要，在特定区域内动态创建和删除网格单元的方法。在自适应网格中，高分辨率的网格单元可以用于需要更精细的解决方案的区域，而低分辨率的网格单元则可以用于不需要精细解决方案的区域。这种方法可以更好地逼近复杂的几何形状，并减少计算和存储成本。但是，自适应网格的实现较为复杂，需要更多的计算资源和算法支持。 高阶曲面网格是近年来固定网格研究的热点。
直边网格对比曲面网格 固定网格研究的总体趋势是通过新技术解决特定的鲁棒性或质量问题，支持特定的单元类型和拓扑，或网格策略。作为后者的一个例子，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）实现了一种重新网格策略，该策略被证明有助于快速改变几何模型。
SMD方法可以有效地提高凹角处的网格质量
由8个分区着色处理器生成的6100万单元F22战斗机网格
基于解决方案的网格自适应过程 近年来，对于复杂边界表示(Boundary REPresentation)特征、表面曲率和底层表面参数化，初始和适应性网格生成的自动化程度有所提高。NASA、波音等也在持续推进自适应非结构网格方法的验证。研究表明，相较于固定网格，自适应网格能够大大减少人工成本。 一些非传统的外部空气动力学求解器，如CONVERGE和Cart3D，也在继续发展高性能的笛卡尔切割单元方法来适应网格细化。
某型发动机的快速笛卡尔网格生成算法 几何建模几何建模被提议作为2020年路线图中的新元素。这是因为航空工程界有了同时获取多种形式几何模型的需求。这些需求在一些商用软件中出现了越来越频繁的应用。一个例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓扑优化工作流程。 尽管商业MCAD软件无法以高级CFD应用程序所需的方式提供对底层几何模型的访问，但依然愿意推进定制几何建模系统的能力。例如，CREATETM Capstone （一个网格生成和几何建模工具）已经纳入了改进的B-Rep模型生成和修复功能。
CREATETM Capstone的几何修复功能 此外，Geode几何核心和相关MeshLink网格 - 几何关联性的开发提供了一个虚拟拓扑界面，使B-Rep模型更适合进行网格划分。Geode 项目是 Pointwise 根据 NASA CFD Vision 2030 研究中发现的缺乏几何建模方式而推出的工具，是第四代的实体建模和几何内核，使用C++编写，可在Windows、Linux和Mac上运行。而MeshLink库提供了一个开放的、几何核心中立的框架，用于网格几何关联。该库使用C++面向对象编程模型编写，但也提供了C、FORTRAN和Python 3版本。 相较于构建自己的B-Rep几何建模内核，大部分研究人员，特别是参与多学科研究的人员，更倾向于利用商业CAD建模系统，因为其包含丰富的、基于特征的参数化建模能力、与当代工业基础设施的兼容性等特性。 许多几何内核存在的问题之一是它们最初并不是为在HPC或分布式环境中运行而设计的。这种限制有两个方面。首先，大多数仅支持顺序执行进行构建和查询。其次，很多都是以CFD工作流之外的软件来实现（可能由于许可约束或在不同的硬件或操作系统上运行） 针对上述限制已经出现了各解决措施，例如网格和几何数据库的使用。一些研究人员定制几何内核的开发从一开始就考虑了高性能计算操作的需求。例如，由MIT推出的EGADSlite，一个用于高性能计算的轻量级几何内核。
一些组织开始寻求替代几何建模的技术，例如作为端到端并行模拟工作流一部分的基于空间占用的技术。
—— end —— |
|
|
