在烟气流动模拟分析软件中创建多个网格

在烟气流动模拟分析软件中创建多个网格

创建多个网格
术语“多个网格”是指计算域由通常连接的多个矩形网格组成，尽管这不是必需的。在每个网格中，控制方程可以根据特定网格内的流速以时间步长求解。使用多个网格的一些原因包括：
 

可以通过MPI在多个FDS流程中模拟多个网格，与在单个网格模拟中使用多个OpenMP线程相比，可以缩短模拟运行时间。

如果问题的几何图形具有（图4.）所示的走廊，则使用多个网格可以显着减少像元数量和求解时间。

由于每个网格可以具有不同的时间步长，因此该技术可以通过要求仅在必要时才更新相对较粗的网格来节省CPU时间。粗网格适合关键量的时间和空间梯度较小或不重要的区域。

网格可以重叠，邻接或完全不接触。在一种情况下，基本上执行两个单独的计算，而它们之间完全没有通信。障碍物和通风口是根据整体坐标系输入的，不需要应用于任何一个特定的网格。每个网格检查全部几何实体的坐标，并确定是否要包含它们。
如《 FDS用户指南》（McGrattan et al.2019）所述，设置多重网格计算时还应遵循以下经验法则：

网格对齐

网格对齐的重要规则是，邻接的单元格应具有相同的横截面积或整体比率，如“正确的网格对齐示例”中所示。
网格优先通常，应从细到粗输入网格。FDS假定，如果两个网格邻接或重叠，则优先级较高的网格优先于优先级较低的网格。

网格边界

避免将网格边界放在预期会采取关键措施的地方，尤其是火灾。有时无法避免从网格到网格的火势蔓延，但是如果可能的话，请尽量保持网格接口相对没有复杂现象，因为跨网格边界的信息交换不如一个网格内的单元到单元交换那样准确。

数据交换

来自其他网格的信息仅在给定网格的外部边界处接收。这意味着完全嵌入另一个网格中的网格将在其外部边界接收信息，但是较大的网格不会从嵌入其中的网格接收任何信息。本质上，较大的（通常是较粗的）网格正在对场景进行自己的模拟，并且不受嵌入其中的较小的（通常较细的）网格的影响。细网格中的细节，尤其是与火势的增长和蔓延有关的细节，可能不会被粗网格吸收。在这种情况下，将详细的射击行为隔离在一个网格内，并将较粗的网格放置在细网格的外部边界。然后，细网格和粗网格相互交换信息。

边界障碍物

如果平面障碍物靠近两个网格相邻的位置，请确保每个网格都“看到”障碍物。如果障碍物甚至在其中一个网格之外一毫米处，则该网格可能无法解决该问题，在这种情况下，信息无法在网格之间正确传输。

并行计算

在并行计算中，建议全部网格中的时间步长相同。这是PyroSim和FDS 6中的默认设置，并提供了网格之间更紧密的连接。在“编辑网格”对话框上，“同步时间”步骤选择了此选项，以实现网格之间的紧密连接复选框。

试错
使用相对粗糙的网格单元尝试不同的网格配置，以确保信息在网格之间正确传输。
有两个值得关注的问题。
流动是否受到网格边界的严重影响？如果是这样，请尝试将网格边界移离活动区域。
从一个网格到另一个网格的网格大小跳跃太多了吗？如果是这样，请考虑是否可以忍受从细网格移动到粗网格的信息丢失。
 

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