除了要應(yīng)用合理的湍流模型、數(shù)值離散格式和相應(yīng)的數(shù)值控制方法外，就是要控制網(wǎng)格的質(zhì)量，它包括網(wǎng)格的尺寸、正交性、長寬比、內(nèi)角、扭曲率、相鄰網(wǎng)格的過渡等。網(wǎng)格質(zhì)量的好壞也直接影響著離散方程能否順利進(jìn)行迭代，好的網(wǎng)格質(zhì)量是計算結(jié)果具有準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。因此，為了使三級離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的計算結(jié)果具有較高可信度，需要對其流體通道的幾何模型進(jìn)行細(xì)致的網(wǎng)格劃分。
3.6.1 網(wǎng)格生成軟件 GAMBIT 簡介
     由于網(wǎng)格質(zhì)量對計算結(jié)果的重要性，網(wǎng)格劃分被看成整個計算過程中的一個重要環(huán)節(jié)。要對復(fù)雜模型進(jìn)行數(shù)值計算，必須經(jīng)歷漫長且反復(fù)的網(wǎng)格劃分，以期得到較為滿意的網(wǎng)格質(zhì)量。很多 CFD 或有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，如 ANSYS、NASTRAN、PATRAN、I-DEAS 和 ARIEC 等都提供了專業(yè)化的網(wǎng)格生成工具。同時也有一些商業(yè)化的專業(yè)網(wǎng)格生成軟件，如 GAMBIT、TGRID、ICEM 等。
     GAMBIT 作為 FLUENT 的前置處理器，提供了非常靈活的網(wǎng)格特性，讓用戶可以使用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，包括三角形、四邊形、六面體、金字塔形網(wǎng)格來解決具有復(fù)雜外形的流動，甚至可以用混合型非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。它允許用戶根據(jù)解的具體情況對網(wǎng)格進(jìn)行修改，如細(xì)化或粗化。同時，GAMBIT 除了自身具有強(qiáng)大的建模功能外，還可以讀入多種 CAD軟件（如 Pro/ENGINEER、UG、AutoCAD）的三維幾何模型?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，本文利用 GAMBIT 進(jìn)行網(wǎng)格劃分。同時由于本文研究的三級離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流道及其復(fù)雜，要想在 GAMBIT 中直接建模十分困難，因此，本文采用的方法是先在 Pro/E 中建立流道幾何模型，再導(dǎo)入 GAMBIT 中劃分網(wǎng)格。
3.6.2 網(wǎng)格類型
     網(wǎng)格分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。簡單來講，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在空間上比較規(guī)范，具有規(guī)則的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，如對一個四邊形區(qū)域，網(wǎng)格往往是成行成列分布的，行線和列線比較明顯。而對于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在空間分布上沒有明顯的行線和列線，節(jié)點(diǎn)連接不規(guī)則。如果要用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對某一模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，一般要求該模型的結(jié)構(gòu)相對規(guī)整。而非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格雖然生成過程比較復(fù)雜，但卻具有極好的適應(yīng)性。在實(shí)際問題當(dāng)中，模型的結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，光采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來為其劃分網(wǎng)格的話，可能導(dǎo)致劃分失敗或網(wǎng)格質(zhì)量太差等問題。所以，對于復(fù)雜模型，通常的做法是將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)合使用，具體的做法是將復(fù)雜模型切割成幾個區(qū)域，在規(guī)則模型上用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，在不能用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的區(qū)域用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來劃分，這樣既能保證網(wǎng)格的質(zhì)量，又能控制網(wǎng)格總數(shù)。
3.6 流場計算網(wǎng)格的劃分
     采用數(shù)值方法求解離散方程，就是想辦法將控制方程在空間區(qū)域上進(jìn)行離散，然后求解得到離散方程組，而要想在空間區(qū)域上離散方程，必須使用網(wǎng)格。但不同的問題采用不同的數(shù)值求解方法，所用的網(wǎng)格的形式也就不相同。為了使離散方程在求解過程中
    鑒于本文研究的三級離心風(fēng)機(jī)的流道模型及其復(fù)雜，在劃分網(wǎng)格的過程中，將模型切割成 24 個區(qū)域，并分別用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對其進(jìn)行劃分。
3.6.3 網(wǎng)格生成
     本文所需計算的流體通道模型已在 Pro/E 軟件中建立，如圖 3-10 所示。將該模型保存為.stp 文件，同時選擇入口端面圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)。將該文件導(dǎo)入 GAMBIT 即可進(jìn)行下一步操作。經(jīng)過多次實(shí)驗，最終確定將模型切割成 24 個體，再對每個體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，所劃分的網(wǎng)格質(zhì)量相對較好。網(wǎng)格檢查結(jié)果如圖 3-11 所示，該結(jié)果顯示，本模型的網(wǎng)格總數(shù)接近 167 萬，所有網(wǎng)格的扭曲率控制在 0.9 以下，最大值為 0.899，0.5 到 0.9 之間的網(wǎng)格只占網(wǎng)格總數(shù)的 10%左右。模型整體網(wǎng)格如圖 3-12 所示。由于要對葉輪內(nèi)部流動進(jìn)行較為細(xì)致的觀察，因此對葉輪內(nèi)部通道進(jìn)行網(wǎng)格的細(xì)化，葉輪區(qū)域網(wǎng)格如圖3-13 所示。導(dǎo)風(fēng)盤及蝸殼區(qū)域網(wǎng)格模型分別如圖 3-14、3-15 所示。網(wǎng)格在整個流道內(nèi)的數(shù)量分布見表 3-1 所示。