什么是笛卡爾網(wǎng)格？

為提高邊界附近的捕捉精度，可以通過一些方法對(duì)笛卡爾網(wǎng)格進(jìn)行“局部加密”。加密方法有兩種。一是叉樹型方法，對(duì)于三維笛卡爾網(wǎng)格，一般采用八叉樹的方法，在邊界附近進(jìn)行網(wǎng)格加密。二是“塊加密”方法，即使用更加緊密的笛卡爾網(wǎng)格塊，給邊界附近的網(wǎng)格區(qū)域“打補(bǔ)丁”，與嵌套網(wǎng)格類似。叉樹型方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但具有更好的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡性。塊加密的方法，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。

笛卡爾網(wǎng)格有哪些優(yōu)勢(shì)？ 

• 計(jì)算效率高：由于網(wǎng)格的規(guī)則性，笛卡爾網(wǎng)格便于實(shí)現(xiàn)高效的算法，如快速傅里葉變換(FFT)、線迭代和幾何多重網(wǎng)格方法，這些算法能夠顯著提高求解效率，加速流體仿真過程，減少計(jì)算資源的消耗。
• 邊界處理靈活：盡管笛卡爾網(wǎng)格在處理復(fù)雜幾何形狀時(shí)需要較多的網(wǎng)格數(shù)量來保持求解精度，但上述基于笛卡爾網(wǎng)格的加密技術(shù)，可有效緩解這一挑戰(zhàn)。
• 數(shù)值穩(wěn)定性強(qiáng)：結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的規(guī)則性有利于保持?jǐn)?shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性，尤其是在求解偏微分方程時(shí)，能夠有效避免因網(wǎng)格扭曲導(dǎo)致的數(shù)值誤差。
• 易于并行計(jì)算：笛卡爾網(wǎng)格的規(guī)則分布天然適合于并行計(jì)算環(huán)境，能夠輕松地將計(jì)算任務(wù)分配到多個(gè)處理器上，保持負(fù)載相對(duì)均衡，縮短仿真計(jì)算時(shí)間。

結(jié)果及分析與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的對(duì)比優(yōu)勢(shì)？

• 網(wǎng)格生成自動(dòng)化，工作效率大幅提升：與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相比，笛卡爾網(wǎng)格的生成過程更加規(guī)則，便于自動(dòng)化處理。這意味著在面對(duì)大量重復(fù)或相似的仿真任務(wù)時(shí)，可以快速生成高質(zhì)量網(wǎng)格，減少人為干預(yù)，提高工作效率。例如，國產(chǎn)流體仿真軟件VirtualFlow內(nèi)置了先進(jìn)的網(wǎng)格自動(dòng)生成工具，能夠針對(duì)不同幾何模型自動(dòng)優(yōu)化網(wǎng)格布局，確保仿真精度。
• 靈活處理復(fù)雜幾何形狀：雖然非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在處理復(fù)雜幾何形狀方面具有靈活性，但隨著算法的進(jìn)步，如國產(chǎn)流體仿真軟件VirtualFlow采用的局部加密技術(shù)，笛卡爾網(wǎng)格也能有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜幾何挑戰(zhàn)，同時(shí)保留其計(jì)算效率優(yōu)勢(shì)。
• 計(jì)算資源消耗較少：相較于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可能需要更多的計(jì)算資源來維護(hù)連接信息和不規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，笛卡爾網(wǎng)格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)存占用低，這對(duì)于大規(guī)模仿真尤其重要，能夠在有限的硬件資源下完成更復(fù)雜的模擬任務(wù)。

VirtualFlow - 采用笛卡爾網(wǎng)格技術(shù)的多相流仿真軟件

Virtualflow的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格設(shè)計(jì)，使得并行計(jì)算的效率得到了提升，在處理大規(guī)模、復(fù)雜的流體仿真任務(wù)時(shí)，能夠以更快的速度提供結(jié)果，大大縮短了工程周期。

Virtualflow不僅在網(wǎng)格技術(shù)上有突出優(yōu)勢(shì)，在保持高效計(jì)算的同時(shí)，更憑借其豐富的多相流模型和相變模型，可廣泛滿足工程界和科研界對(duì)流體仿真分析的需求。無論是在航空航天、能源電力、還是石油化工、環(huán)境工程領(lǐng)域，Virtualflow都能提供高效的仿真分析，幫助用戶優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高效率。

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