4.6 Vergleichsrechnung mit Hilfe des SST Modells - Lehrstuhl ...

2.6 Netzerstellung
Die Grundlage für jede CFD-Simulation bildet das Rechennetz. Es diskretisiert die zu untersu-
chende Geometrie, innerhalb deren die Erhaltungsgleichungen gelöst werden sollen. Diese Lö-
sung fordert eine endliche Unterteilung des Strömungsgebietes in Volumen- bzw.
Flächenelemente (für den zweidimensionalen Fall), die das Rechennetz bilden. Am häufigsten
werden im dreidimensionalen Bereich Hexaeder, Tetraeder, Prismen oder Pyramiden und im
zweidimensionalen Bereich Quadrate, Dreiecke oder Trapeze angewandt.
Man unterscheidet je nach logischer Anordnung der Zellen in strukturierte und unstrukturierte
Gitter [4], wobei zu beachten ist, dass nicht jeder CFD-Code unstrukturierte Netze behandeln
kann. Ein strukturierter Code verlangt ein strukturiertes Gitter, d.h. die Elemente bzw. deren
Gitterpunkte sind regelmäßig angeordnet. Dadurch ist die Zuordnung der Nachbarelemente sehr
einfach. Für strukturierte Gitter kommen im dreidimensionalen Fall meist Hexaeder zum Ein-
satz. Dies gestaltet die Gittergenerierung schwierig und läßt fast keine Automatisierung zu, wo-
durch diese sehr zeitaufwendig ist. Jedoch lassen sich Scherschichten gut auflösen und sowohl
der Speicherbedarf als auch der Rechenaufwand pro Gitterpunkt sind geringer als bei unstruk-
turieten Netzen. Jedoch lassen sich viele der Geometrien für den industriellen Einsatz aufgrund
ihrer Komplexität nicht mit strukturierten Gittern vernetzen, da die geometrische Lage der Git-
terpunkte nicht völlig frei wählbar ist und eine gewisse Struktur eingehalten werden muß. Für
derartige komplexe Geometrien eignen sich unstrukturierte Netze.
Unstrukturierte Gitter zeichnen sich durch eine unregelmäßige Anordnung der Gitterpunkte
aus, wodurch auch die komplexesten Geometrien vernetzt werden können. Für den dreidimen-
sionalen Fall kommen daher oft Tetraeder zum Einsatz, da mit ihnen jeder Körper (meist auto-
matisiert) vernetzt werden kann. Die hohe Flexibilität dieser Gitter ermöglicht es kritische
Bereiche fein aufzulösen. Jedoch ist die Definition von Nachbarschaftsbeziehungen der Gitter-
punkte schwieriger. Daher sind die unstrukturierten Gitter in ihrer mathematischen Handha-
bung erheblich aufwendiger und benötigen mehr Speicherplatz und Rechenzeit als strukturierte
Gitter.
Da FLUENT 6 einen unstrukturierten Code verwendet, gibt es keinerlei Einschränkungen bei
der Gestaltung der Netzstruktur oder der Auswahl der Netzelemente. Es sind jedoch die Vor-
und Nachteile der genannten Arten gegeneinander abzuwägen.
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