一、网格类型与边界条件的协同选择

结构网格（O型/C型）

入口/出口：优先使用速度/压力入口（Velocity Inlet）和质量流量出口（Mass Flow Outlet）。

壁面：结合Y+值选择壁面函数（如Standard Wall Function）或低雷诺数模型。

适用场景：简单几何（如长管、翼型绕流）、流动方向明确（如管道流动）。

边界条件优化：

优势：减少数值耗散，流动方向与网格对齐，适合高精度模拟。

非结构网格（四面体/六面体）

壁面：需精细化边界层网格（Y+≈1），采用增强壁面处理（Enhanced Wall Treatment）。

对称面：使用Symmetry边界减少计算域，避免无效壁面设置。

适用场景：复杂几何（如汽车、涡轮叶片）、多连域问题。

边界条件优化：

优势：灵活适应复杂几何，但需注意数值耗散问题。

二、边界条件组合策略

典型流动场景与边界组合

远场：Pressure Far Field（可压缩流动）或自由滑移壁面（Free Slip）。

对称面：Symmetry边界简化计算域。

入口：Velocity Inlet（已知速度）或Mass Flow Inlet（已知流量）。

出口：Pressure Outlet（静压设定）或Outflow（充分发展流动）。

壁面：No-Slip Wall，结合湍流模型选择壁面函数。

内流问题（管道/泵阀）：

外流问题（绕流/飞行器）：

特殊边界处理

交界面（Interface）：用于多区域网格（如旋转机械的动静交界面），确保流量和变量连续传递。

周期性边界（Periodic）：适用于重复结构（如散热片阵列），减少计算规模。

三、网格质量与边界条件的匹配

边界层网格设计

湍流（Y+≈30~300）：Standard Wall Function。

低雷诺数（Y+≈1）：Enhanced Wall Treatment。

Y+计算：根据流动状态（层流/湍流）确定首层网格高度。例如：

膨胀比：建议层间膨胀比≤1.2，避免体积突变导致截断误差。

复杂几何的分块网格策略

分块划分：利用Interface边界连接不同区域，确保网格连续性和变量传递。

合并处理：Gambit中Split体时勾选“Connected”选项，避免默认壁面生成。

四、求解器与粘性模型的边界影响

求解器选择

分离式求解器：适合低速不可压流动（如自然对流），需调整松弛因子（如压力0.3，动量0.7）。

耦合式求解器：高速可压流动（如超音速流动），采用二阶迎风格式减少耗散。

粘性模型与边界条件适配

k-ε模型：适合高雷诺数流动，入口需指定湍流强度（Turbulence Intensity）和长度尺度。

SST k-ω模型：分离流/逆压梯度场景，需更细的边界层网格（Y+≈1）。

雷诺应力模型（RSM）：复杂各向异性湍流，入口需定义雷诺应力分量。

五、常见问题与解决方案

数值耗散过大

原因：非结构网格流动不对齐或离散格式精度低。

解决：改用二阶离散格式，或局部加密网格（Adaptive Mesh Refinement）。

收敛困难

原因：边界条件冲突（如入口/出口压力设定矛盾）或网格质量差。

解决：检查边界单位一致性，优化网格歪斜率（Skewness <0.8）。

对称模拟不对称结果

原因：网格或边界条件不对称，或初始条件扰动。

解决：确保几何/网格对称性，对称面设为Symmetry类型。

六、最佳实践流程

几何预处理：简化非关键细节，划分对称区域。

网格生成：复杂几何用非结构网格+边界层，简单流动用结构网格。

边界条件设定：根据流动类型选择入口/出口，匹配Y+与壁面模型。

求解器调试：从一阶格式开始调试，逐步过渡到二阶格式；调整松弛因子稳定收敛。

后处理验证：检查质量守恒、残差曲线及关键截面的物理合理性。