知识库 || 结构化网格 & 非结构化网格 & 混合网格 & 重叠网格
1、结构化网格与非结构化网格举例
结构化网格示例：
非结构化网格示例：
2、结构化网格与非结构网格的特点及优缺点
2.1 结构化网格
特点
“结构网格在拓扑结构上相当于矩形域内的均匀网格，其节 点定义在每一层的网格线上，其特点是每一节点与邻点之间的连接关系固定不变 且隐含在所生成的网格中。一般来讲，结构化网格的每个节点的周围都有相同数 目的元素，典型的结构化网格是长方形和六面体。它生成简单，可以处理比较规 则的简单曲面，通常还用来生成非结构化网格所需的背景网格。在非结构网格的 生成中插入点的控制参数，往往由背景网格所存储的信息得到，而用结构化网格 来生成背景网格既可以达到一定的精度要求，又可以简化计算。但是对于复杂外 形物体要生成贴体的结构网格是比较困难的。” (张永华, 2007, p. 9)
“由于叶片边界曲线复杂，为了在内外边界之间生成网格，我们必须首先对叶片周 围的流场区域进行处理，把复杂的流场区域划分成若干个简单的流场区域块” (张永华, 2007, p. 65)
“于叶片周围的流场区域被划 分成了小区域块，那些具有公共边的小区域块在公共边上的网格点设置必须一 致。” (张永华, 2007, p. 65)
优缺点
优点：
**结构网格的CFD计算方法先进、计算精度高、计算效率高、计算稳定性好、对计算机内存等硬件资源要求低，在同样的物理空间里，需要的网格点数比非结构网格要少。由于结构网格可以很容易生成长宽比很大的黏性网格，计算时也基本可以保证要求的精度，因此，可以精确、高效地模拟边界层等黏性区域。
缺点：
**结构网格的结构性、有序性限制了其对复杂几何构型的适应能力，其网格生成较困难，网格生成的人工工作量比非结构网格要多。目前，对于航空航天飞行器等复杂构型的流动问题，结构网格一般采用分区网格、重叠网格技术等方法克服其几何适应能力差的缺陷，但这又会带来分区网格各区间隐式边界条件难以实现、重叠网格各区间寻找变量传递对应点及变量插值不守恒性等一系列问题。
2.2 非结构化网格
特点
“ 非结构网格打破了结构化网格的 习惯思维，舍去了网格节点的结构性限制，因此易于控制网格单元的大小、形及网格点的位置，具有较大的灵活性，使得构造表面网格显得相对简单，可以合 理分布网格的疏密，提高计算精度。特别对于复杂几何形状，非结构化网格具有 较强的适应能力，因而是有限元法和有限体积法经常采用的网格。” (张永华, 2007, p. 10)
“不同于结构 化网格生成方法，非结构化网格生成方法不需要给流场区域划分区域块，同时也 不必考虑叶片附近的附面层情况。该方法只关心区域边界上曲线的形状及其曲线 上网格点设置情况。比如，在叶片前缘和尾缘处，希望网格点密集些，在叶背和 叶盆处，希望网格点相对来说要稀疏些，之所以这样设置，是因为在这些位置流 场参数的变换情况不同，这些网格点的设置要求必须在边界离散的时候体现出 来。” (张永华, 2007, p. 68)
优点：
**非结构网格的最大优点是其几乎无所不能的几何适应能力，也就是对复杂构型强大的灵活性，其网格生成简单，尤其是网格生成的人工工作量少。非结构网格由于消除了结构网格中节点的结构性限制，节点和单元的分布可控性好，因而能较好地处理边界，容易控制网格的大小和节点的密度，它采用随机的数据结构有利于进行网格自适应以提高对间断（如激波等）的分辨率。一旦在边界上指定网格的分布，在边界之间可以自动生成网格，无需分块分区或用户的干预，总能生成整体网格、整体求解，而且不需要在子域之间传递信息，不存在像结构网格分区嵌套需要插值而损失精度。由于它随机的数据结构，使基于非结构网格的网格分区以及并行计算比结构网格要更加直接。
缺点：
**非结构网格的数据结构的随机性增加了寻址时间，网格的无方向性导致梯度项计算工作量的大量增大。而且，非结构网格的无序性使其很难像结构网格那样保证矩阵的对角占优、推进计算时邻近网格是最新修正后的流动变量，因而对于收敛性也有较大影响；在同样的物理空间单元，非结构网格需要的网格点数比结构网格要多（一个结构网格的长方体可以划分为2～5个非结构网格的四面体），尤其在黏性区里，非结构网格很难使用类似与结构网格的大长宽比网格，这就导致了在黏性区里必须在各个方向都布置很密的网格，对于三维高Re数流动问题，其计算量超过了目前的计算机水平。另外，CFD计算方法都是基于各类波有向传输的基本原理构造的，而非结构网格的随机方向性不易捕捉正确的流动结构，这将导致计算精度降低及计算稳定性下降。
两者对比
“所谓“非结构化”，就是指在这种网格系统中节点的编号命名并无一定规 则，甚至是完全随意的，而且每一个节点的邻点个数也不是固定不变的。总之， 与结构化网格中节点排列有序、每个节点与邻点的关系固定不变的这种结构严密 的情况相比，非结构化网格表现出一种不规则、无固定结构的特点。但正是这种 特点使该网格对不规则区域具有十分灵活的适应能力。” (张永华, 2007, p. 50)
“在叶片周围进 行结构化网格生成过程中，我们必须根据叶片周围的流场特点进行不同区域的分 块，比如我们把图 4.1 所示的流场区域划分成了十二个小区域块，同时，在叶片 附近还需要考虑附面层的影响；在进行非结构化网格生成过程中，我们必须考虑 叶片周围流场参数的变化特点，在参数变化剧烈的地方，网格的分布必须密集些， 在参数变化缓慢的地方，网格的分布可以稀疏些，这样生成的网格可以保证数值 计算的收敛速度和精度。” (张永华, 2007, p. 71)
结构网格的网格点之间的邻接是有序、规则的，单元是二维的四边形、三维的六面体；非结构网格点之间的邻接是无序的、不规则的，每个网格点可以有不同的邻接网格数，单元有二维的三角形、四边形，三维的四面体、六面体、三棱柱和金字塔等多种形状。