CFD-Beispiel 1: Generierung hybrider Gitter für CFD-Analysen

Gerade für CFD-Anwendungen ist die Qualität des Gitters von essentieller Bedeutung für das Konvergenzverhalten und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Die recheneffizientesten und genauesten Gitter bestehen aus Hexaederzellen und selbstverständlich realisieren wir bei unseren Gittern einen höchstmöglichen Hexaederanteil oder verwenden auch reine Hexaedergitter falls möglich. Leider verursachen Hexaedergitter bei komplexen Geometrien einen immensen Vernetzungsaufwand. Dann stellen hybride Gitter meist den optimalen Kompromiss dar, um den Vernetzungsaufwand und damit die Kosten gering zu halten, gleichzeitig aber auch eine gute Gitterqualität bei hoher Flexibilität  (z.B. für Parameterstudien) zu realisieren.

An diesem einfachen Vernetzungsbeispiel soll die prinzipielle Vorgehensweise der hybriden Vernetzung aufgezeigt werden.

Bild 1: Gitterbereiche des Aussenmodells 

Bild 1 zeigt ein Strömungsproblem, bei dem Komponenten in einem Strömungskanal analysiert werden. Um in einer Parameterstudie die umströmten Körper einfach zu variieren, wird in diesem Bereich ein Tetraedergitter verwendet. Der Ein- und Auslaufbereich bleiben während der Parameterstudie unverändert und werden blockstrukturiert mit Hexaederelementen vernetzt.

Bild 2: Übergangsbereiche zum unstrukturieren Innenbereich

Bild 2 zeigt den Innenbereich, wobei das den Innenraum ausfüllende Tetraedernetz nicht dargestellt ist. Meist ist jedoch der Übergang zwischen dem Hexaeder- und dem Tetraedergitter  problematisch. Dieser Übergang wird mit Pyramiden hergestellt.  Um eine gute Grenzschichtapproximation der Strömung zu realisieren, werden auf die Wände Prismenlayer aufgetragen.

Bild 3: Animation der Strömung

Bild 3 zeigt eine Animation der Ergebnisse der Strömungsanalyse. Auf den angeströmten Wänden sind die Druckkonturen dargestellt. In der Animation werden die Pfadlinien der Strömung mit den lokalen Geschwindigkeiten eingefärbt.