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Free Gridding Saves Time

Computational fluid dynamic algorithms use a grid of small volume elements in which the average values of flow quantities are stored. In many programs the construction of a suitable grid is a formidable task requiring a considerable investment in time and effort.

전산 유체 역학 (CFD)의 알고리즘은 유량의 평균값이 저장되는 작은 부피의 요소로 이루어진 격자를 사용합니다.  많은 프로그램에서 적절한 격자를 구축하는 것은 시간과 노력에 상당한 투자가 필요한 어려운 작업입니다.

Most programs typically use one or more types of polyhedral elements that must be connected to one another as well as conform to the geometry of a flow region. For complex flow regions it is often necessary to use unstructured grids or separate blocks of regularly connected elements.

일반적으로 대부분의 프로그램은 하나 이상 유형의 다면체 요소를 사용하지만, 그들은 서로 결합하는 동시에 흐름 영역의 기하학적 형상에 맞게 해야 합니다.  복잡한 흐름 영역의 경우, 종종 비 구조 격자나 규칙적으로 결합된 요소의 개별 블록을 사용해야 합니다.

Even when automatic grid generators are employed there are requirements for users to supply data to control the number and type of elements, their connectivity, aspect ratios, and other features. In general, the generation of a geometry conforming grid can consume a significant amount of time and effort.

자동 격자 생성 기능을 채용하는 경우에도 사용자는 요소의 수와 유형, 요소의 결합 상태, 화면 비율, 기타 기능을 제어하기위한 데이터를 제공해야 합니다.  일반적으로 기하학적 형상에 적합한 격자를 생성하려면 상당한 시간과 노력이 소요될 수 있습니다.

In addition to generation difficulties, grids made from polyhedral elements may possess limitations because element faces must match up and elements must not be too distorted (which can be a problem when flow regions have rapidly changing cross sections). Most importantly, geometry conforming grids must be regenerated whenever a change is made in the geometry.

생성이 어려울뿐만 아니라, 다면체 요소에서 만들어진 격자에 제한이 있을 수 있습니다.  요소의 면이 잘 조화되어야 하고 요소가 너무 변형되면 안되기 때문입니다 (급변하는 횡단면이 흐름 영역에있는 경우 문제가 될 수 있습니다).  가장 중요한 것은 기하학적 형상에 적합한 격자는 기하 형상이 변경 될 때마다 다시 생성해야 한다는 것입니다.

Independent Gridding

In free gridding the operations of geometry building and grid generation are independent of one another. Changes in either the grid or geometry can be made freely without requiring changes in the other.

자유 그리딩에서 기하 형상의 생성 및 격자 생성 작업은 서로 독립적입니다.  격자 또는 기하 형상의 변경은 자유롭게 할 수 있으며, 다른 쪽을 변경할 필요가 없습니다.

The free gridding method used in FLOW-3D consists of a simple rectangular mesh with variable spacing controlled by a few parameters. Solid geometry (either constructed from primitives with the program’s preprocessor or imported from a CAD program) is then placed in the grid using the Fractional Area Volume Obstacle Representation (FAVOR™) method. In this technique, which is unique to FLOW-3D, those portions of element surfaces and volumes blocked by obstacles are computed and stored. The computations are done entirely by the preprocessor and require no user interaction.

FLOW-3D에서 사용되는 자유 그리딩 기법은 가변 간격 설정을 약간의 매개 변수로 제어하는 간단한 사각형 메쉬로 구성되어 있습니다.   Solid geometry (프로그램의 전처리기에서 처음 생성했는지, CAD 프로그램에서 가져온 것인지)에 FAVOR TM (Fractional Area Volume Obstacle Representation) 법을 사용하여 격자를 배치합니다.  FLOW-3D에 관련된 이 기술은 요소의 표면 및 체적의 장애물에 의해 차단된 부분이 계산되어 저장됩니다.  계산은 모두 전처리기에 의해 이루어지므로 사용자의 개입은 필요하지 않습니다.

Advantages of Independent Gridding

Because grid and obstacle construction are decoupled, free gridding allows users to modify geometries without changing the grid. Conversely, grid refinement or other changes can be made without affecting the geometric model. This freedom means that complicated geometries described by CAD files can be gridded and ready for solution in a couple of hours, even allowing for a few iterations to get the desired level of local grid resolution.

격자와 장애물(obstacle)의 구축이 분리되어 있기 때문에 프리 그리딩에서는 사용자가 격자를 변경하지 않고 기하학적 형상을 수정할 수 있습니다.  반대로, 격자 세밀화 및 기타 변경도 기하 모델에 영향을주지 않고 할 수 있습니다.  이렇게 자유롭다는 것은 CAD 파일에 의해 표현되는 복잡한 기하학적 형상으로 몇 시간에 격자를 생성하고, 솔루션을 얻을 준비가 될 것입니다.  국소적인 격자의 해상도를 원하는 수준으로하기 위해 여러 번 반복 할 수 있습니다.

Free Gridding Example

An example of the free gridding technique used in FLOW-3D should make clear the advantages offered by this approach for CFD analysis. Figure 1 (left) shows a rather coarse grid developed for the study of flow into a dumbbell shaped cavity. The same geometry with a refined grid is shown in the middle. With FAVOR™ this change is made automatically by the preprocessor when the user changes the number of cells specified in the horizontal and the vertical directions. Decoupling the grid generation from geometry permits changes to the geometry without remeshing (right image). FAVOR™ makes the changes in a matter of seconds, freeing the user from the complexities of conforming grids.

FLOW-3D에서 사용되는 프리 그리딩의 예를 보면 이 방법이 CFD 해석에 제공하는 이점은 분명합니다.  그림 1은 아령 모양을 한 캐비티의 흐름을 조사하기 위해 개발 된 다소 거친 격자를 보여줍니다.  같은 기하학적 형상으로 격자를 정밀화 한 것이 그림 2에 나와 있습니다.  FAVOR TM를 사용하면 이러한 변경은 가로 세로 방향의 지정되는 셀 수를 사용자가 변경할 때 전처리기에 의해 자동으로 이루어집니다.  격자 생성과 기하형상을 분리하여 메쉬를 재 작성하지 않고 기하학적 형상의 변경이 가능합니다 (그림 3 참조).  FAVOR TM는 변경이 몇 초 만에 이루어지기 때문에 사용자는 격자를 준수하는 복잡한 작업에서 해방됩니다.

Free gridding saves time

Figure 1: (left) Initial model, (middle) Refined grid, (right) Original grid with geometry change