Неструктурированные сетки и их применение при численном моделировании методом пробных частиц

Abstract

Целью настоящей статьи является изучение возможных топологических отличий неструктурированных расчетных сеток (РС) с целью классификации и анализа их свойств и особенностей использования. На основании этого необходимо сделать выбор наиболее рациональной РС для решения уравнения Больцмана МПЧ. Приведены наиболее популярные критерии, используемые для контроля качества неструктурированной РС в процессе её генерации. Сделана классификация РС по форме используемых ячеек, степени совпадения узлов соседних ячеек, типу иерархической организации и равномерности геометрических параметров. Указаны преимущества и возможные области применения рассмотренных типов сеток. Сделан анализ разных типов сеток с точки зрения их применимости к задачам моделирования течений разреженного газа МПЧ. Сделан вывод, что для этих целей явным преимуществом обладают неструктурированные РС, поскольку они позволяют в соответствии с требованиями задачи легко варьировать размер ячеек в пределах расчетной области.

Метою цієї статті є вивчення можливих топологічних відмінностей неструктурованих розрахункових сіток (РС) з метою класифікації й аналізу їх властивостей і особливостей використання. На підставі цього необхідно зробити вибір найбільш раціональної РС для розв'язання рівняння Больцмана МПЧ. Наведено найбільш популярні критерії, що використовуються для контролю якості неструктурованої РС у процесі її генерації. Зроблено класифікацію РС за формою чарунок, що використовуються, ступенєм збігу вузлів сусідніх чарунок, типом ієрархічної організації й рівномірності геометричних параметрів. Зазначено переваги й можливі області застосування розглянутих типів сіток. Зроблено аналіз різних типів сіток з погляду їх застосовності до задач моделювання течій розрідженого газу МПЧ. Зроблено висновок, що для розв'язання цих задач очевидні переваги мають неструктуровані РС, оскільки вони дозволяють відповідно до вимог задачі легко варіювати розмір чарунок у межах розрахункової області.

The paper objective is to study possible topological variations in unstructured computational grids for the classification and analysis of their properties and special features of use. In order to solve the Bolzman equation using the test particles method, it is necessary to select the most rational computational grid. Most popular criteria for controlling the quality of the computational unstructured grid in the process of its generation are presented. Computational grids are classified in accordance with cells used, a level of coincidence of nodes of neighboring cells, the type of hierarchic organization and uniformity of geometric parameters. The advantages and possible applications of types of grids under consideration are reported. Various types of grids for their applications to problems of the TPM simulation of rarified gas flows are analyzed. It was found that computational unstructured grids are better for these purposes since they change easy grid sizes within the limits of the computational domain.